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高性能納米纖維可穿戴濕氣發電機問世
發布時間:2021-06-25     作者:黃辛   來源:中國科學報   分享到:

近日,東華大學俞建勇院士、覃小紅教授團隊設計出一種高性能靜電紡納米纖維可穿戴濕氣發電機。相關成果分別發表于《材料視界》和《材料化學學報A》。

濕氣發電作為一種新興的綠色能量獲取方式,可以利用大氣環境中水蒸發或濕氣中的能量產生電能。然而,現有的濕氣發電材料缺乏必要的可穿戴性能,如透氣性和舒適性,同時其低電壓輸出和復雜的制造工藝阻礙了實際應用。

為此,研究人員以靜電紡絲技術作為制備濕氣發電材料的一種新策略,設計了一系列高性能的可穿戴濕氣發電機,在濕氣刺激下最高可實現0.83伏的輸出電壓,高于大部分此類聚合物材料。研究人員還闡明了其發電機理,靜電紡納米纖維膜優異的濕氣發電性能來自多孔纖維膜內部的離子梯度差與流動電勢的共同作用。

同時,研究人員進一步通過對濕氣發電機的結構進行設計,通過引入活性金屬電極,顯著增強了靜電紡納米纖維膜內部的離子梯度差,從而大幅增加輸出電壓。新型濕氣發電機的發電電壓達到了1.1伏,并保持4萬多秒不衰減。該濕氣發電機不僅可以通過串聯增強輸出電壓以帶動小型用電器,如商業二極管及電子手表,還可以用于氨氣泄漏檢測及火災預警等系統,拓寬了靜電紡納米纖維基濕氣發電機的應用場景。


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