清华大学曲良体教授AM综述：湿气自发电现象—一种新型清洁能源！
发布者：刘德桃发布时间：2023-01-27浏览次数：10
收录于合集#曲良体教授16个
上善若水，水善利万物而不争。
有关于水的利用见证了人类历史的发展进程。水既是生命之源，又是生产生活中不可或缺的重要资源。然而，直到近期，对于空气中湿气的有效利用才吸引了人们的广泛关注。比如，吸收空气中的湿气凝结成为水，可以作为干旱地区获取液体水的有效途径。此外，湿气中所蕴含的能量也是巨大的，湿气是液态水吸收大量能量蒸发形成，1 g水大约要吸收2.26 kJ的能量变成气态水，这些能量与一节AAA电池相当。湿气自发电现象，就是将蕴藏在湿气当中这部分能量有效利用的典型范例。近日，清华大学化学系曲良体课题组在Advanced Materials杂志发表题为Moisture Enabled Electricity from Hygroscopic Materials: A New Type of Clean Energy的综述论文。许同博士为第一作者，曲良体教授为通讯作者。“水伏”现象（hydrovoltaics）近年来广受关注，其能够通过材料与水的相互作用产生电能。湿气自发电现象具有独特优势，气态水分广泛存在于周围环境中，基本不受时间与空间的影响，不同地域、不同气候、白天或夜晚空气中均含有水分，取之不尽，用之不竭。2015年，曲良体课题组报道了第一个基于石墨烯氧化物的湿气自发电器件，引起了广泛的关注。目前，有关于湿气自发电的研究正处于快速增长中，产电的性能也逐步提升，其输出电能甚至推向了实用化水平，特别是在湿气自发电为可穿戴器件供能方面。另外，对于湿气自发电现象的理解也正逐渐深化，为继续提升输出电能奠定理论和优化基础。本论文按照时间顺序介绍了不同湿气自发电机理的认知，湿气自发电过程及性能的优化策略，以及目前及未来湿气自发电的应用。论文主要内容包括：（1）湿气自发电现象认知及机理；（2）离子传输路径优化；（3）自发电活性材料体系；（4）湿气自发电器件的结构优化；（5）湿气自发电与其他能量转化过程的协同。在此基础上，论文比较了各种优化策略的优势、与不足，为未来的研究工作提供指导，并对于湿气自发电器件作为高效供能器件以及自供能器件的应用做了详细刨析。最后，对于湿气自发电目前的发展瓶颈、挑战以及未来发展趋势方向做了展望。图1按时间顺序展示湿气自发电的发展演化，涉及机理认知深化、器件优化策略和应用。图2 湿气产电材料体系及器件结构在自发电性能方面的综合表现比较。
