随着世界人口的持续膨胀以及全球范围内的环境恶化,人们对清洁能源的需求日益增长。在河流的入海口,由于河水与海水间存在一定的盐度差,它们的混合吉布斯自由能（盐差能）可达1.4 TW。盐差能能量转换有巨大的前景,目前盐差能发电技术主要有两种:反电渗析以及压力延迟渗透。本文基于数值模拟方法,对微纳尺度反电渗析过程以及压力延迟渗透过程进行了系统的研究,揭示了膜材料特性及运行条件对反电渗析过程以及压力延迟渗透过程性能的影响。首先,本文研究了温差与膜导热系数对微纳尺度反电渗析过程性能的影响。在跨膜温差的作用下,流体区域的温度分布会受到固体区域的影响。高导热系数可以减少温度梯度下输运加速和减速现象。在不同温度梯度下,系统对导热系数的响应不同。在反向温差下,当膜导热系数较大时,输出功率较小;当膜导热系数较小时,输出功率较大,而在在正向温差下,输出功率的变化趋势相反。该研究进一步提出了基于材料导热系数的膜材料筛选准则。其次,本文研究了膜导热系数分区对反电渗析过程性能的影响。通过调整膜中不同导热系数区域的分布顺序与占比来调控反电渗析过程的输出功率和能量转换效率。调节膜的导热系数分布可以强化反向温差下的扩散加速效应,同时抑制浓度极化现象,从而提高离子电流与跨膜电压,提高功率密度,并保持较高的能量转换效率。最后,本文探讨了运行工况和膜材料种类对压力延迟渗透过程性能的影响。随着过程温度的提高,分子热运动更加活跃,跨膜水通量和功率密度随之提升。石墨炔膜的离子拒绝率可达100%。由于其孔隙率高,孔隙大小适宜,石墨炔膜的输出功率密度比纳米多孔Mo S2膜和石墨烯膜的功率输出高出一个数量级,比目前常用的商用压力延迟渗透膜的功率密度高出三个数量级。