由于化石燃料的短缺和过度消耗导致温室气体排放日益严重，以具有成本效益的方式开发一个全天候的、不受环境限制的、自发有效收集绿色能源的技术引起了人们极大的兴趣。最近，一种从无处不在的大气湿度中直接获取能量的湿气发电技术(Moisture-triggered electricity generator, MEG)由于其广泛的应用领域，已经成为一个引人入胜的研究领域。然而，其瞬时输出性能和强烈依赖高湿度的环境因素的限制仍使其不能大规模应用，对其电极材料的选择和电荷传输的调控的研究仍然相对匮乏。

  近日，苏州大学功能纳米与软物质研究院孙宝全教授团队制备了一种碳纳米管-高分子聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)-硅纳米线的垂直结构的自发吸湿的湿气发电器件，在湿度为60% 25 ℃的自然环境下，基于PDDA自发吸湿的硅纳米线湿气发电器件可以产生稳定的1 V开路电压保持74小时以上，和直流电流8.2 μA/cm²，输出功率可以达到2.2 μW/cm²。因为所使用的高分子中含氧官能团和水分子以氢键的方式相吸引，因此其在器件中起到自发吸湿的作用，能够使器件在较低湿度和波动的环境湿度下保持高效稳定的输出。

  此外，本文还探究了聚合物电解质的电荷选择性对器件性能的影响，采用开尔文探针显微镜对不同聚电解质电势进行表征，从而进一步验证其离子跨膜运输行为的区别，PDDA由于其遇水解离带正电的大分子骨架呈现阴离子传输选择性，表现出离子整流特性。此外，湿气发电的能量来源极有可能是来自水分子吉布斯自由能变化的热能。通过串联连接策略，器件可以表现出优越的集成特性，可以驱动照明二极管(LED)阵列。本研究构筑的器件可将无处不在的水分子的热运动转换为电能，有望在实际应用中为低功率的小型连续器件供电。

  这一成果近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，文章的第一作者是苏州大学硕士研究生吴妍霏。

  论文信息：

  https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-YTF3JXSJINR33JQARFIZ

  A Hygroscopic Janus Heterojunction for Continuous Moisture-Triggered Electricity GeneratorsYanfei Wu, Beibei Shao, Zheheng Song, Yajuan Li, Yatao Zou, Xin Chen, Jiangtao Di, Tao Song, Yusheng Wang, Baoquan SunACS Appl. Mater. Interfaces, 2022, DOI: 10.1021/acsami.2c02878.