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更新日期:110年3月17日

臺大化工系吳嘉文教授所組「沙克爾頓團隊」 開發仿生物離子通道功能性之高效滲透能源發電機 成果刊登於《Science Advances》

聯合國2015年所提之永續發展目標宣示將在2030年前永續利用海洋資源,以確保地球永續發展。而在藍色清淨能源研發中,利用具有離子選擇性的薄膜,來達成滲透能發電,吸引眾多國際團隊投入,但過去相關研究受限於無序奈米孔洞薄膜之高質傳阻力,及明顯不足之離子選擇性,導致效能突破上受到限制。

本校化工系吳嘉文教授與系友—現任臺科大化工系葉禮賢教授,近一年多來在科技部支持下,共組沙克爾頓研究團隊。團隊啟發於電鰻發電細胞中高孔洞密度、高離子傳輸且高離子選擇之次奈米尺度生物離子通道特性(下圖),不斷克服重重困難,終於將「大面積範圍」、「連續」、且「無缺陷」之金屬有機骨架(UiO-66-NH2)薄膜,成功生長於另一「高度有序氧化鋁奈米通道薄膜」(ANM)上,研究成果驗證此異質薄膜具有超高速離子傳輸與離子二極體特性,可幫助離子快速往單一方向運行,因此可輸出高達26.8 W/m2滲透能源功率密度,及1240倍之超高Br—/NO3—陰離子選擇比,兩數值皆創下了領域內之新世界紀錄。此研究成果被期刊主編與五位審稿委員嚴格審查後,得到一致好評,近期甫被國際頂尖期刊《科學前緣》(Science Advances)接受發表。

團隊成員相信,仿生物離子通道功能性之金屬有機骨架異質薄膜,未來在先進分離技術、海水淡化或其他能源領域亦有很大發展空間。另值得一提的是,本篇論文四位作者皆是臺灣隊成員,更顯難得。團隊十分感謝科技部沙克爾頓研究計畫之支持,讓世界更看見臺灣。

相關研究成果可參考:https://advances.sciencemag.org/content/7/10/eabe9924

  • 圖1

    模仿電鰻發電細胞方式製備出具有高離子選擇、高離子滲透能力之有序異質奈米孔洞薄膜,可控制只讓特定離子高速通過,造成薄膜兩邊產生電位差進而發電。

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