湿气发电机的低输出电流和间歇工作电压阻碍了无处不在的水分自发发电的进展。最近，科研人员通过合理组合聚（乙烯醇）、植酸和甘油-水二元溶剂，开发了一种新型高效的离子水凝胶水分发电机（IHMEG）。由于离子水凝胶网络中显着的吸湿能力和快速离子传输能力的协同作用，单个 0.25 cm2 的 IHMEG 单元可以连续产生 1000 次以上的恒定开路电压 ~0.8 V 的直流电。小时，0.24 mA·cm-2 的高短电流密度和高达 35 μW·cm-2 的功率密度。非常重要的是，可以轻松实现 IHMEG 单元的大规模集成，以提供电压高达 210 V 的设备，能够直接驱动许多商业电子设备，包括电子墨水屏、金属电沉积装置和发光二极管阵列。如此突出的性能主要归功于实验观察和理论分析证明的增强的水分释放质子扩散。具有高成本效益、易于规模化制造和高功率输出的离子水凝胶为开发用于物联网和可穿戴电子设备的绿色、多功能和高效电源开辟了全新的视角。

图 1.IHMEG 的原理图和电输出特性。

图 3 发电量推导分析。

图 4 IHMEG 的潜在机制。

图 6. IHMEG 作为直接电源的应用。

相关论文以题为Ionic Hydrogel for Efficient and Scalable Moisture-Electric Generation发表在《Advanced Materials》期刊上。通讯作者是香港理工大学陶肖明教授。

参考文献：

doi.org/10.1002/adma.202200693