智能可穿戴系統研究院開發高效可集成的離子凝膠濕氣發電機

在全球資源短缺和碳中和的高度需求下，尋找簡單高效的綠色能源轉換技術，實現能源和社會的可持續發展具有重大意義。濕氣發電機利用大氣環境濕氣中的能量直接產生電能，沒有污染物的產生和有害氣體的排放，是能源領域的一個新興的研究熱點。然而目前大多數的濕氣發電機輸出間歇性的電信號和低電流阻礙了實際應用。另外，實現大規模集成和應用依舊是目前研究的瓶頸。

為了解決這些問題，智能可穿戴系統研究院院長陶肖明教授研究團隊開發了一種凝膠型的濕氣發電機 (ionic hydrogel moisture-electric generator, IHMEG)，能夠高效收集空氣中的水汽直接轉換成電能，實現了高效的電流密度和能量產出。這種新型的離子凝膠濕氣發電機不僅可以穩定輸出直流電壓0.8 V超過1000小時，還能產出高電流密度(0.24 mA·cm-2) 和突出的輸出功率密度(W·cm-2)。更重要的是該IHMEG設備能大規模的集成獲得210V的電能輸出，並成功的為許多微電子設備供電，包括電子墨水屏，金屬電沉積裝置，甚至發光二極體陣列。這種凝膠型的濕氣發電機製備工藝簡單，價格便宜，可實現柔性集成，在物聯網（Internet of things, IoT）和自供電的可穿戴電子系統等領域具有巨大的應用前景。相關工作以“Ionic Hydrogel for Efficient and Scalable Moisture-Electric Generation”為題發表在最新一期的《Advanced Materials》(https://doi.org/10.1002/adma.202200693)。文章第一作者是博士畢業生楊素。