該研究高級作者、美國加州大學(xué)歐文分校助理教授ShaneArdo表示，他們制作了一種“離子模擬的電子P-N結太陽(yáng)能電池”，能利用光能激發(fā)水的半導體特性，從而產(chǎn)生離子電。他們希望利用該機理制造一種可以直接在陽(yáng)光照射下進(jìn)行海水淡化的設備。
在新研究中，研究人員將水通過(guò)兩種離子交換膜，其中一種膜主要運輸正電荷離子的質(zhì)子，另一種主要運輸負電荷離子，如氫氧化物，它們就像一對“化學(xué)門(mén)”使電荷分離。然后，研究人員再使用激光照射系統，使光敏的有機染料分子結合在膜上，繼而解放質(zhì)子。然后這些質(zhì)子將運輸到膜的酸性側，產(chǎn)生最高可超過(guò)100mV的離子電流(平均60mV)。
盡管，除了偶爾出現的超過(guò)100mV闕值的情況，該雙膜系統可達到的電流水平，仍是其目前的主要限制。若要實(shí)現海水淡化，光伏電壓必須被放大到200mV，但是研究人員對實(shí)現此目標十分樂(lè )觀(guān)。
“了解水的特性，我們就能更好地設計這些雙極膜界面，以最大限度地提高電壓和電流。”Ardo說(shuō)。
從長(cháng)遠來(lái)看，海水淡化只是研究人員開(kāi)發(fā)的合成光驅動(dòng)質(zhì)子泵的應用之一。它也可能用于連接電子設備，為腦機接口提供信號，甚至能給一些結合了活體組織和人工回路的“人造細胞”提供能量。
