近日，在上海理工大學(xué)能動(dòng)學(xué)院張華教授指導(dǎo)下，制冷創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)青年骨干教師王佳韻副教授聯(lián)合加州大學(xué)洛杉磯分校賀曦敏教授團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)王如竹教授團(tuán)隊(duì)，提出了一種基于PAM-rGO-LiCl三元復(fù)合水凝膠的高性能濕氣發(fā)電器件。該研究成果以“高效的濕度發(fā)電機(jī)”(High-Power Hydrogel-based Moisture-electric Generators)為題發(fā)表于能源類頂刊《能源環(huán)境》（Energy & Environmental Science）上，并入選了EES期刊前10%熱點(diǎn)論文，取得了突破性的成績。上海理工大學(xué)能動(dòng)學(xué)院博士生應(yīng)汶峻、碩士畢業(yè)生黃周俊和加州大學(xué)洛杉磯分校博士生劉子虓為論文共同一作，上海理工大學(xué)為第一完成單位，能動(dòng)學(xué)院張杰老師為聯(lián)合作者。
隨著物聯(lián)網(wǎng)與可穿戴健康監(jiān)測(cè)的爆發(fā)式增長，傳統(tǒng)電池“硬-重-?！钡亩贪迦找嫱癸@，環(huán)境微能量收集成為關(guān)鍵。濕氣（≈100 g m?3，無處不在）因化學(xué)勢(shì)梯度蘊(yùn)含可觀吉布斯自由能，被視為“被遺忘的可再生能源”。然而，當(dāng)前濕氣發(fā)電領(lǐng)域仍面臨關(guān)鍵瓶頸：由于對(duì)其發(fā)電機(jī)理的認(rèn)知不夠全面，且缺乏可靠的器件設(shè)計(jì)理論支撐，開發(fā)兼具高功率輸出與長期運(yùn)行穩(wěn)定性的裝置仍是一大挑戰(zhàn)。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于PGL水凝膠的濕度發(fā)電機(jī)，通過實(shí)驗(yàn)和分子模擬驗(yàn)證了其高效的工作機(jī)制，以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)PMEG的性能并指導(dǎo)其優(yōu)化設(shè)計(jì)。該器件在30 °C、80 %RH條件下實(shí)現(xiàn)0.6 V開路電壓與0.58 mA cm?2短路電流，單單元輸出功率即可媲美以往數(shù)百單元并聯(lián)水平。多物理場耦合模型首次將“化學(xué)—傳質(zhì)—電場”統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)性能預(yù)測(cè)與材料反向設(shè)計(jì)，為自供能柔性電子提供了一條可擴(kuò)展、低成本、高功率的濕電技術(shù)路線。
高電流密度的PGL水凝膠設(shè)計(jì)原則
PMEG的集成與應(yīng)用
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https://doi.org/10.1039/D5EE04512F
