Nature Chemical Engineering：离子特异性现象限制正向偏置双极膜的能量回收

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点击文末阅读原文可直达文献 双极膜（Bipolar Membranes, BPMs）因其能够将电压与pH相互转换的特性，在能源转换和储存中展现出重要应用潜力。反向偏置双极膜（RB-BPMs）已在水解离制酸碱过程中得到了广泛研究。然而，正向偏置双极膜（FB-BPMs）在通过pH梯度提取电压方面的潜力仍未得到充分探索。本研究通过物理建模，揭示了离子传输与动力学耦合如何决定FB-BPMs在电化学装置中的性能，并明确指出离子特异性现象如何限制其能量回收效率。 成果简介 本研究构建了一个多物理场模型，结合泊松-能斯特-普朗克（PNP）方程和非平衡质量作用律动力学，解析了FB-BPMs中多离子传输、唐南排斥（Donnan exclusion）和酸碱复合反应过程。模拟结果显示，FB-BPMs的开路电位（OCP）受离子复合与穿透平衡的影响，其中缓冲离子复合削弱了OCP。离子传质限制和杂质吸附减 ………………………………