利用電離水分與親水性材料的優(yōu)先相互作用的獨立式和薄膜型水分驅動能量發(fā)生器(MEGs)是一件有意義的事情，因為它們的可穿戴性和便攜性不需要水容器。然而，大多數(shù)這種MEGs工作在有限的濕度條件下，這提供了很大的水分梯度。本文提出了一種高性能的MEGs，在各種環(huán)境中具有可持續(xù)的電力生產(chǎn)能力。該雙層裝置由表面帶負電荷的親水MXene (Ti
3C
2T
x)氣凝膠和聚丙烯酰胺(PAM)離子水凝膠組成。第一線原理模擬預測了MXene氣凝膠中鹽和水提供的正電荷的優(yōu)先選擇，從而在20% ~ 95%的較寬相對濕度范圍內(nèi)產(chǎn)生較高的電力輸出。此外，通過用具有優(yōu)良保水性和結構穩(wěn)定性的PAM有機水凝膠取代水凝膠，實現(xiàn)了在較寬的溫度范圍(-20 ~ 80℃)下持續(xù)15天以上的長期發(fā)電裝置。MXene氣凝膠MEG串聯(lián)起來，為各種戶外環(huán)境中的商用電子元件提供足夠的電源。此外，MXene氣凝膠MEG可以作為一種自驅動傳感器來識別手指彎曲和面部表情。
圖1 三維結構雙分子層MAH-MEG。
圖2. 耐濕型MAH-MEG的發(fā)電性能。
圖3 MAH-MEG的工作機理。
圖4. MAO-MEG的可持續(xù)電力生產(chǎn)和供給。
圖5 影響MAO-MEGs發(fā)電性能的因素。
圖6. MAO-MEG的擴展性和應用。
相關科研成果由韓國首爾延世大學工學院Cheolmin Park等人于2023年發(fā)表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10747)上。原文：Humidity-Tolerant Moisture-Driven Energy Generator with MXene Aerogel−Organohydrogel Bilayer。
轉自《石墨烯研究》公眾號
