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为解决能源与水资源短缺问题，研究人员开发多功能织物 PPy-NF 用于集成能源生成和盐水分离研究。结果显示，PPy-NF 能自发发电，且盐水可提升其能量输出，还具备优秀的盐水分离能力，有望用于实际应用。
在当今时代，能源和水资源就像支撑人类社会发展的两根巨大支柱。随着全球气候不断变化，环境问题日益严重，这两根支柱都开始承受巨大的压力。地球上虽然大部分被水覆盖，但其中近 97.5% 都是无法直接使用的盐水，人类容易利用的淡水资源少之又少。与此同时，能源供应也面临挑战，寻找可持续、高效的能源成为当务之急。在这样的背景下，如何从自然资源中获取能源和淡水，就成为了科研领域的关键课题。
此前的研究中，水电和太阳能光热技术虽有进展，但都存在一些问题。水电方面，合成稳定的多功能发电装置方法不够简单；太阳能光热蒸发技术在提高蒸发效率和防止盐积累上难以平衡，而且对于水传输方向和速率的耦合调节对蒸发性能影响的研究较少。为了突破这些困境，来自河南科技学院等机构的研究人员开展了一项重要研究，其成果发表在《Desalination》上。
研究人员通过简单的一步原位聚合策略，开发出一种名为 PPy-NF 的多功能织物，将其作为能源发生器和蒸发器，用于集成能源生成和盐水分离，以此应对能源和水资源短缺问题。
研究中用到的主要关键技术方法有：首先是原位聚合技术，通过将吡咯（Py）在无纺布（NF）上进行原位聚合，制备出 PPy-NF；其次利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对 NF 和 PPy-NF 的微观结构进行观察分析。
下面来看具体的研究结果：
- PPy-NF 的制备与结构：将 1mL Py 加入 20mL 去离子水配制成 Py 溶液，再向 20mL 去离子水中分别加入不同质量的过硫酸铵（(NH4)2S2O8）获得不同浓度的溶液，以此制备 PPy-NF。FE-SEM 图像显示，NF 的纤维无序分布且表面光滑，而 PPy-NF 呈现不对称结构，Py 聚合后纤维表面变得粗糙且有物质负载 。
- PPy-NF 的发电性能：PPy-NF 在潮湿状态下可自发发电，滴加 20μL 3 wt% NaCl 溶液时，能产生约 0.59V 的电压和约 18μA 的电流。研究发现，Py 的聚合度、含水量和离子在其能量输出性能中起着重要作用。在环境条件下，滴加 20μL 水时，PPy-NF 也能产生约 0.51V 的电压和约 6.36μA 的电流，盐水可进一步提高其能量输出 。
- PPy-NF 的盐水分离性能：构建基于 PPy-NF 的太阳能蒸发系统，该系统配备单向供水和空气隔热间隙。在标准太阳辐照条件（1 kW m?2）下，其水蒸发速率约为 2.5 kg m?2 h?1，且结晶盐在一端排出，实现了高效的盐水分离。同时，系统产生的功率输出有望蒸发更多水，解决因阳光间歇性导致的蒸发速率不足问题。
综合上述研究结果，PPy-NF 多功能织物展现出了令人瞩目的性能。它不仅能在潮湿环境下自发产生电能，而且在盐水环境中发电能力更强；在盐水分离方面，它能高效地将盐水中的水蒸发出来，同时把盐分排出，在太阳能蒸发系统中表现出色。这项研究意义重大，它为解决能源和水资源短缺问题提供了新的思路和有效策略。PPy-NF 这种低成本、高能量输出和高盐水分离能力的多功能织物，具有广阔的应用前景，有望在未来的能源和水资源领域发挥重要作用，推动相关产业的发展和技术进步。
