通过调节溶剂相互作用来提升基于水凝胶的湿电发电机的输出性能

摘要

水凝胶因其亲水性、柔韧性和环保性而成为湿电发电机（MEGs）的理想材料，这类发电机能够利用无处不在的湿气来产生电能。作为MEGs中的活性材料层，水凝胶在吸收大气中的湿气并将其化学势能转化为电能方面发挥着关键作用。然而，该设备的输出电流相对较低，且水凝胶本身存在不稳定性，这些因素给高性能水凝胶基MEGs的发展带来了挑战。本文提出了一种简单、可行、经济且多功能的两步溶剂置换策略，以克服这些障碍。通过调节甘油与水之间的相互作用，可以提升水凝胶的吸湿能力和稳定性，同时促进离子的有效迁移。这种有效的处理方法不仅显著提高了输出性能，还大幅增强了水凝胶基MEGs的长期耐用性。值得注意的是，经过处理的MEGs的电流输出和功率密度可提高两个数量级。通过多种表征方法和理论计算，我们对这一现象背后的机制进行了研究。这种通用策略有望应用于各种水凝胶基MEGs。此外，这些设备还可用于能量收集、自供电呼吸监测和非接触式湿度检测，为绿色能源和自供电技术的发展提供了新的机遇。

此图片的替代文本可能是由AI生成的。

水凝胶因其亲水性、柔韧性和环保性而成为湿电发电机（MEGs）的理想材料，这类发电机能够利用无处不在的湿气来产生电能。作为MEGs中的活性材料层，水凝胶在吸收大气中的湿气并将其化学势能转化为电能方面发挥着关键作用。然而，该设备的输出电流相对较低，且水凝胶本身存在不稳定性，这些因素给高性能水凝胶基MEGs的发展带来了挑战。本文提出了一种简单、可行、经济且多功能的两步溶剂置换策略，以克服这些障碍。通过调节甘油与水之间的相互作用，可以提升水凝胶的吸湿能力和稳定性，同时促进离子的有效迁移。这种有效的处理方法不仅显著提高了输出性能，还大幅增强了水凝胶基MEGs的长期耐用性。值得注意的是，经过处理的MEGs的电流输出和功率密度可提高两个数量级。通过多种表征方法和理论计算，我们对这一现象背后的机制进行了研究。这种通用策略有望应用于各种水凝胶基MEGs。此外，这些设备还可用于能量收集、自供电呼吸监测和非接触式湿度检测，为绿色能源和自供电技术的发展提供了新的机遇。

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