受西瓜皮启示离子交流膜规划有了新思路

  记者9月5日得悉，西湖大学未来工业研讨中心、理学院人工光合效果与太阳能燃料中心孙立成团队将西瓜皮膜用于电化学二氧化碳复原反响中，其展示出高离子电导率和高防产品透过性。受此启示，研讨团队提出了一种构建新式离子传输膜（ITMs）的战略。相关研讨日前发表于《天然·通讯》期刊。

  此次研讨始于一次意外。2021年，小组成员刘清路和唐堂博士将西瓜放入冰箱速冻层，几天后发现西瓜皮膜在冻结后天然掉落。唐堂由此发生创意，以为西瓜皮可能是一种天然的离子传输膜。随后，他们将西瓜皮膜放入电化学二氧化碳复原反响测验设备，发现其能正常作业，且功能不亚于商业化离子交流膜。

  为深化探求西瓜皮膜的离子选择性原理，孙立成团队展开了跨学科研讨。研讨团队进一步发现，西瓜皮的皮基层膜表现出色，在1摩尔每升的氢氧化钾中浸泡后，室温下的氢氧根离子电导率优于1摩尔每升氢氧化钾水溶液自身的离子电导率。这在某种程度上预示着西瓜皮膜可以加快氢氧根离子的传输。

  为什么西瓜皮膜只让氢氧根离子经过，而排挤了酸根离子？经过深化研讨，团队提醒了西瓜皮膜在二氧化碳电化学复原中离子选择性透过的机理。

  “填充在西瓜皮细胞壁纳米通道里的果胶构成的微孔结构，以及经过微孔限域效果构成的接连氢键网络，对氢氧根离子的传输起到了关键效果。” 孙立成解说，简略来说，氢氧根离子经过微孔结构和氢键网络完成高效传递，好像上了高速公路；而酸根离子则因与果胶中富含的羧酸根“同性相斥”，一起还与果胶和纤维素里的羟基构成氢键，但酸根离子无法经过氢键网络传递，因而被“拖住”了。

  离子传输膜是电化学二氧化碳复原反响、电解水和燃料电池等可再次出产的动力转化与存储系统的核心部件，其功能直接影响动力转化功率和产品搜集本钱。“现在遍及的运用的离子传输膜存在许多限制，而此次研讨的西瓜皮膜展示出了优异的功能，为处理现有离子传输膜的问题供给了新的思路和办法。” 孙立成说。

  据悉，根据西瓜皮膜的传输机制，孙立成团队正在进行新式离子传输膜规划，并制备了别离用于电解水以及电化学二氧化碳复原反响的阴离子交流膜，展示出优异功能。现在研讨团队正推动后续研制。

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