青海盐湖卤水富含巨大的盐差能资源，其为可持续能源开发提供了新的方向。反向电渗析（Reverse Electrodialysis, RED）技术利用离子选择性交换膜捕获盐差能，是实现盐差能直接转化为电能的重要途径。长期以来，研究者主要通过调节孔径尺寸、优化孔壁表面电荷、构建功能化界面等策略提升离子选择性。然而，这类基于纳米/亚纳米孔道的膜材料存在两个本质局限：其一，离子以水合形式传输，水合壳会屏蔽孔壁电荷的静电排斥，削弱对反离子的排除能力，使选择性难以接近理想值；其二，水合离子的迁移必然伴随两种寄生溶剂流——沿离子扩散方向的“溶剂拖曳流”与由渗透压驱动的反向“渗透水流”，二者不可逆地耗散盐差中储存的吉布斯自由能，构成能量损失的主要来源。因此，若要同时实现近理想的离子选择性与高能量转换效率，需要从根本上改变离子的传输范式。

图1. 水合离子和裸离子通道中离子传输与溶剂传输示意图。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.,

为此，青海大学樊发英副教授联合崂山国家实验室唐波院士团队解锁了离子传输解耦溶剂传输实现高性能盐差能捕获。文章通过采用以裸离子传输的NASICON型固态离子导体，其通道瓶颈尺寸仅约 1.68 Å。这一特殊结构使水分子无法进入晶格通道，而Li⁺则能够通过晶体内部连续的氧配位环境进行迁移。在这一过程中，Li⁺需要摆脱原有水合状态，以更加直接的形式与晶格环境发生相互作用。相比传统依赖水相环境的离子传输方式，LAGP提供了一条由晶体结构主导的离子迁移路径。由于水分无法参与通道内传输，离子运动过程中产生的伴随水流被有效抑制，从而减少了盐差能转换过程中的额外损耗。与此同时，脱水后的Li⁺能够受到更加明确的空间限制和局域电荷调控，使膜表现出优异的离子选择性能。实验结果显示，LAGP膜的Li⁺迁移数达到 0.99，在 200倍Li⁺浓度梯度条件下获得了 488.6 W m⁻² 的高渗透能功率密度。在更加接近实际应用的复杂盐水体系中，该膜同样展现出良好的适应能力。当 MgCl₂/LiCl摩尔比达到20 时，体系输出功率进一步提升，最高达到约 517.8 W m⁻²。这一结果表明，合理设计的亚纳米离子通道不仅能够抵抗多离子环境干扰，还能够利用复杂盐体系中的浓度差增强能量输出。

图2. 纳米通道，亚纳米通道以及裸离子传输通道中离子和溶剂的传输示意图。

图片来源： J. Am. Chem. Soc.,

相关研究以青海大学第一单位发表在 Journal of the American Chemical Society， 青海大学化工学院副教授樊发英为论文第一作者。工作获得国家自然科学基金青年基金项目和青海省重点研发计划项目的支持。