智能可穿戴系统研究院开发高效可集成的离子凝胶湿气发电机

在全球资源短缺和碳中和的高度需求下，寻找简单高效的绿色能源转换技术，实现能源和社会的可持续发展具有重大意义。湿气发电机利用大气环境湿气中的能量直接产生电能，没有污染物的产生和有害气体的排放，是能源领域的一个新兴的研究热点。然而目前大多数的湿气发电机输出间歇性的电信号和低电流阻碍了实际应用。另外，实现大规模集成和应用依旧是目前研究的瓶颈。

为了解决这些问题，智能可穿戴系统研究院院长陶肖明教授研究团队开发了一种凝胶型的湿气发电机 (ionic hydrogel moisture-electric generator, IHMEG)，能够高效收集空气中的水汽直接转换成电能，实现了高效的电流密度和能量产出。这种新型的离子凝胶湿气发电机不仅可以稳定输出直流电压0.8 V超过1000小时，还能产出高电流密度(0.24 mA·cm-2) 和突出的输出功率密度(W·cm-2)。更重要的是该IHMEG设备能大规模的集成获得210V的电能输出，并成功的为许多微电子设备供电，包括电子墨水屏，金属电沉积装置，甚至发光二极管数组。这种凝胶型的湿气发电机制备工艺简单，价格便宜，可实现柔性集成，在物联网（Internet of things, IoT）和自供电的可穿戴电子系统等领域具有巨大的应用前景。相关工作以“Ionic Hydrogel for Efficient and Scalable Moisture-Electric Generation”为题发表在最新一期的《Advanced Materials》(https://doi.org/10.1002/adma.202200693)。文章第一作者是博士毕业生杨素。