近年来，工程师们一直在努力寻找可持续产生和储存能源的新技术。一种有前途的解决方案利用当两种具有不同盐浓度的流体相遇时，例如当淡水体(例如，河流)流入咸水体(例如，海洋)时，渗透产生的能量。

盐浓度差异产生的能量(称为盐度梯度或渗透能)已被证明很难以实用且可扩展的方式转化为便携式电能。因此，利用这一过程为智能手表和智能手环等消费电子产品供电，迄今为止似乎不切实际。

中国科学院、清华大学和香港科技大学的研究人员最近推出了一种新方法，可以帮助基于渗透效应有效存储离子能量。《自然能源》中概述的这种方法使他们能够利用渗透效应和电极氧化还原反应来实现垂直离子电子储能系统。

“大约10年前，我们观察到一个有趣的科学现象，即氧化石墨烯(GO)内水中快速传输的离子可以产生相当大的能量，”该论文的合著者DiWei告诉TechXplore。

“这是第一次尝试提供一种非常安全的能源，以实现新的应用，包括在纸上构建可折叠能源和未来可穿戴电子产品的平台。后来，进一步的研究试图通过数学分形设计概念来扩大其功率印刷图案，揭示了使用银(Ag)电极的机制。”

Wei和他的合作者最近的研究建立在之前的研究成果的基础上，从GO二维纳米流体通道的高效离子传输动力学和精心定制的界面氧化还原反应中汲取灵感。在他们的论文中，该团队介绍了一种基于渗透效应存储离子能量的新方法，从而实现创新、可再生、超薄和安全的电源。

“反向电渗析(RED)是渗透能量转换最常用的方法之一，许多研究都集中在离子选择性膜上，以增加离子传输并降低内阻，”Wei解释道。“离子选择性膜的选择性和渗透性之间存在竞争关系，理想的优化厚度应该小于1μm，这是脆弱且难以获得的。”

为了制造固态离子电子能量存储设备，Wei和他的同事首先使用超声波喷涂系统将各种基于GO的墨水喷涂到电荷收集器上，然后将其干燥到PET基板上。当墨水干燥时，GO的二维纳米流体通道开始形成。

“该装置的电极间隙被GO覆盖，等于传统渗透电源中离子选择性膜的厚度，”魏说。“我们设计了一种使用PET基材和Kapton薄膜边缘的垂直策略，它能够缩小离子传输距离(相当于减小离子选择性膜的厚度)。”