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(fā)電機。相關成果分別發(fā)表于《材料視界》和《材料化學學報A》。
濕氣發(fā)電作為一種新興的綠色能量獲取方式，可以利用大氣環(huán)境中水蒸發(fā)或濕氣中的能量產(chǎn)生電能。然而，現(xiàn)有的濕氣發(fā)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(fā)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(fā)電機，在濕氣刺激下最高可實現(xiàn)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(fā)電機理，靜電紡納米纖維膜優(yōu)異的濕氣發(fā)電性能來自多孔纖維膜內(nèi)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(fā)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(nèi)部的離子梯度差，從而大幅增加輸出電壓。新型濕氣發(fā)電機的發(fā)電電壓達到了1.1伏，并保持4萬多秒不衰減。該濕氣發(fā)電機不僅可以通過串聯(lián)增強輸出電壓以帶動小型用電器，如商業(yè)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(tǒng)，拓寬了靜電紡納米纖維基濕氣發(fā)電機的應用場景。（黃辛）
