蒸发驱动的电动能转换：批判性综述、参数分析与展望

从蒸发中收集能量在过去几年中已成为一个热门话题。研究人员已推测了若干可能的机制。电动能转换是其中假说性最少的一种。由流动电流和流动电势引起的压力驱动电动力学现象的基本原理早已确立。多孔介质中蒸发的规律也为人熟知。然而，这两类现象的耦合尚未得到认真探索。在本批判性综述中，我们将重述并整合这两个领域的现有知识，以形成蒸发从（纳米）多孔材料发生时电动力学发电的一致图景。为作说明，我们将考虑若干构型，即单纳米孔、纳米孔阵列、具有缩减电动能转换元件面积的系统，以及具有纳米多孔薄膜侧向蒸发的器件。对于后者（实际上是唯一经实验研究的构型），我们将建立一个简单模型，描述系统性能与纳米多孔层长度、宽度和厚度以及孔径、孔表面亲水性、纳米孔内有效 zeta 电势和电导率等主要参数的关联。这些关联将与文献中可用的实验数据进行定性比较。我们将看到实验数据并非总与模型预测一致，这可能是由于简化的模型假设，但也因为机制不同于经典电动能转换。特别是，这涉及蒸发驱动的离子流动电流向外部电路中电子电流的转换机制。我们还将提出未来实验与理论研究的若干方向，以助澄清这些问题。