从环境湿度和自然蒸发中产生可持续电力最近引起了极大的兴趣，因为它不需要额外的机械能输入，并且可以在所有天气和地理条件下部署。在这里，我们展示了一个设备原型，用于从环境湿度中增强发电。该原型使用由负载 LiCl 的纤维素纸组装而成的异质材料以促进水分吸附，并使用负载炭黑的纤维素纸组装以促进水分蒸发。将这种厘米大小的设备暴露在环境湿度下会产生约0.78 V的电压和约 7.5 μA 的电流，这两种情况都可以持续10天以上。增强的电力输出和耐用性是由于通过大量蒸发引导的连续水流，纤维素纸内带负电的通道。电压和电流在设备集成时表现出出色的缩放行为，足以为包括手机在内的商用设备供电。该结果为基于自发水分吸附和水蒸发之间的协同作用的可持续发电开辟了广阔的前景。

图文简介

双层SSEG的示意图。双层 SSEG 由吸湿层和蒸发层组成，两个碳带电极放置在其外表面上。b从侧面看设备结构图。吸湿层（I）、蒸发层内侧（II）和外侧（III）的水接触角在底部展示。c在周围环境（25 ± 2 °C，RH 60 ± 5%）中连续记录 SSEG 的开路电压（黑色）和短路电流输出（红色）十天。黑色和红色虚线分别代表开路电压和短路电流输出的平均值。插图是相应的电路模型。

吸湿层和蒸发层的吸湿和水分蒸发行为

SSEG 的电输出机制

SSEG 的电力输出性能

a在 25 °C、60% RH 的环境环境中，电气输出与方形设备的尺寸相关。误差线代表标准偏差。b具有一系列并联连接的六个独立设备的电气输出和电路图。插图是相应的电路模型。c五个单独设备及其串联连接的电流-电压曲线。由这五个串行设备驱动的 LCD 屏幕（右下组）的照片。插图是相应的电路模型。d由 100 个具有一系列并联连接的 SSEG 驱动的五个 LED（左下组）的照片。e由集成 SSEG 充电的不同电容（100、470、1000 和 2200 μF）的商用电容器的电压-时间曲线。f由集成 SSEG 驱动的充电智能手机。

讨论

我们已经展示了一种由集成水分吸附和水分蒸发驱动的自持式发电机原型。面积约为 9 cm 2的设备可以在周围环境中持续产生约 0.78 V 的显着电压和 7.5 μA 的电流，持续时间超过 10 天。与之前报道的通过吸收环境空气中的水分来获取能量的方法相比，设备中带负电的通道内可以形成可持续的水循环和不断定向的水流，从而显着延长电力输出的持续时间，这主要是由于到电动效应。这种整合策略已被证明适用于不同的建筑材料以及非离子吸湿剂。该设备可以在很宽的温度和相对湿度范围内工作。通过互连多个设备，可以轻松扩大功率输出，足以为商业电子设备供电。

论文信息

论文题目：Self-sustained electricity generator driven by the compatible integration of ambient moisture adsorption and evaporation

通讯作者：郭万林院士

通讯单位：南京航空航天大学