近期，浙江大学的研究团队在《Advanced Materials》期刊上发表了一项突破性研究，提出了一种基于植物蒸腾作用启发的吸湿-蒸发发电机，能够从环境湿度、太阳能、风能乃至水果呼吸中持续收集能量，并成功应用于延长水果保鲜期。该设备不仅输出性能优异，还具备良好的环境适应性与实际应用潜力。
1.制备方法：仿生双层结构设计
HEG设备采用双层结构设计：
① 吸湿层：由锂-纤维素复合材料构成，通过LiOH、尿素与纤维素在低温下自组装形成多孔结构，富含可自由移动的Li⁺离子。
② 蒸发层：采用氧等离子体处理的碳纤维布，具有超高比表面积和超亲水性，促进水分快速蒸发。
两层之间通过PVA调控水分传输速率，形成稳定的“吸湿-蒸发”循环通道。
2.发电原理：水分驱动离子流动
HEG的发电机制源于吸湿-蒸发循环驱动的锂离子定向迁移：
① Li-Cellulose中OH⁻被纤维素骨架固定，形成带负电的纳米通道，增强了对Li⁺的选择性传输；
② 水分在蒸发层迅速蒸发，形成由内向外的水分子流动；
③ 水流动带动Li⁺从吸湿层向蒸发层迁移，形成离子流；
④ 在电极界面发生氧化还原反应，产生电势差，输出电能。
3.性能表现：高效稳定，可扩展集成
① 输出电压：>1.0 V
② 输出电流：0.8 mA
③ 功率密度：1.506 mW cm⁻³
④ 持续运行：超过一个月，衰减极小
⑤ 扩展能力：18个单元串联可输出16.14 V，并联可提供10.79 mA电流，可为LED、计算器、计时器等小型电子设备供电
4.亮点总结：多能源协同、环境适应性强
① 多能源协同收集：不仅依赖湿度，还可利用太阳能、风能、热量等多种环境能源；
② 全天候稳定输出：在昼夜湿度波动大的户外环境中仍保持稳定发电；
③ 生物兼容与保鲜功能：可从水果呼吸中收集水分发电，同时调节包装内湿度，延长保鲜期；
④ 材料环保、成本低廉：以纤维素为基础材料，单位成本低于干电池。
5.应用前景：自供电电子与智能食品包装
信息来源：
《Advanced Materials》2025
DOI: 10.1002/adma.202511885#能源可再生 #可再生能源发电 #科研学习 #科研 #生化环材
1.制备方法：仿生双层结构设计
HEG设备采用双层结构设计：
① 吸湿层：由锂-纤维素复合材料构成，通过LiOH、尿素与纤维素在低温下自组装形成多孔结构，富含可自由移动的Li⁺离子。
② 蒸发层：采用氧等离子体处理的碳纤维布，具有超高比表面积和超亲水性，促进水分快速蒸发。
两层之间通过PVA调控水分传输速率，形成稳定的“吸湿-蒸发”循环通道。
2.发电原理：水分驱动离子流动
HEG的发电机制源于吸湿-蒸发循环驱动的锂离子定向迁移：
① Li-Cellulose中OH⁻被纤维素骨架固定，形成带负电的纳米通道，增强了对Li⁺的选择性传输；
② 水分在蒸发层迅速蒸发，形成由内向外的水分子流动；
③ 水流动带动Li⁺从吸湿层向蒸发层迁移，形成离子流；
④ 在电极界面发生氧化还原反应，产生电势差，输出电能。
3.性能表现：高效稳定，可扩展集成
① 输出电压：>1.0 V
② 输出电流：0.8 mA
③ 功率密度：1.506 mW cm⁻³
④ 持续运行：超过一个月，衰减极小
⑤ 扩展能力：18个单元串联可输出16.14 V，并联可提供10.79 mA电流，可为LED、计算器、计时器等小型电子设备供电
4.亮点总结：多能源协同、环境适应性强
① 多能源协同收集：不仅依赖湿度，还可利用太阳能、风能、热量等多种环境能源；
② 全天候稳定输出：在昼夜湿度波动大的户外环境中仍保持稳定发电；
③ 生物兼容与保鲜功能：可从水果呼吸中收集水分发电，同时调节包装内湿度，延长保鲜期；
④ 材料环保、成本低廉：以纤维素为基础材料，单位成本低于干电池。
5.应用前景：自供电电子与智能食品包装
信息来源：
《Advanced Materials》2025
DOI: 10.1002/adma.202511885#能源可再生 #可再生能源发电 #科研学习 #科研 #生化环材
