近日，能動(dòng)學(xué)院碩士生黃周俊在《納米能源》（Nano Energy）上發(fā)表“一種兼具高密度電量輸出與良好環(huán)境適應(yīng)的超級(jí)濕度發(fā)電水凝膠”（A hydrogel-based moist-electric generator with superior energy output and environmental adaptability）的研究論文。該工作由上海理工大學(xué)張華教授和上海交通大學(xué)王如竹教授共同指導(dǎo)完成，能動(dòng)學(xué)院王佳韻副教授為通訊作者，張杰老師為聯(lián)合作者。
大氣中水氣資源豐富，且不受時(shí)間、空間的限制。濕氣發(fā)電技術(shù)能夠有效利用大氣中的水分，通過濕氣吸附過程誘導(dǎo)的離子遷移輸出電能，滿足微型器件的用電需求。近年來，盡管濕氣發(fā)電技術(shù)得到廣泛關(guān)注與研究，但大多數(shù)器件輸出功率低，環(huán)境適應(yīng)性較差，阻礙了濕度發(fā)電技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用。因此，開發(fā)具有高性能與強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性的發(fā)電材料迫在眉睫。
本研究通過將二氧化硅納米纖維、海藻酸鈉和氯化鈣浸漬的還原氧化石墨烯基質(zhì)結(jié)合在一起，構(gòu)建了一種高效發(fā)電薄膜。由該薄膜構(gòu)成的濕度發(fā)電器件單個(gè)便可產(chǎn)生高達(dá)~0.6V的開路電壓和~2.24mA的短路電流。該輸出性能達(dá)國際領(lǐng)先水平，是已報(bào)道濕度發(fā)電器件的10倍以上。此外，該器件能在相當(dāng)寬的溫度和相對(duì)濕度范圍內(nèi)保持~0.6 V的電壓輸出，在長達(dá)10天左右的長時(shí)間戶外測試中一直能保持0.4-0.6 V左右的電壓輸出，顯示了極為良好的環(huán)境適應(yīng)性與持久性。
這項(xiàng)創(chuàng)新研究為構(gòu)建高性能復(fù)合發(fā)電材料提供了新思路，并合理解釋了材料性能卓越的原因，助力濕度發(fā)電技術(shù)走向?qū)嵱没?span style="font-size:14px;">研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（NO. 52376206）的資助。
濕度發(fā)電材料制備圖示
器件實(shí)際應(yīng)用展示
供稿：能動(dòng)學(xué)院
