湿气发电机 (MEG)已经成为一种很有前途实现碳中和的绿色能源技术。近期，香港理工大学智能可穿戴系统研究院陶肖明教授团队成功设计了一种基于超分子水凝胶的绿色湿气发电机。这种绿色湿气发电机不仅可以获得高达0.11 mW cm^?2功率密度，还能大规模的集成获得65 mA的电能输出，并成功的应用到日常生活中。这种绿色湿气发电机具有高性价比，高效可集成，柔性可穿戴等优点，在物联网和自供电的可穿戴电子系统等应用领域具有极大的应用前景。相关工作以“Green moisture-electric generator based on supramolecular hydrogel with tens of milliamp electricity toward practical applications” 为题线上发表在最新一期《Nature Communications》。第一作者是港理大博士后杨素。

图1. a, 湿气发电结构及装置；b, 单个MEG的开路电压输出；c, 单个MEG的负载电流输出；负载电荷是1 k?; d, 报道的直流MEGs性能对比图。

图2. 集成的MEG器件的电压和电流输出性能。

图3.集成的MEG设备作为直流电源的应用，包括自驱动的可穿戴电子系统应用，家用小型设备供电及自驱动二极管应用。

  得利于这类绿色MEG高效直流的电能输出，集成扩大的MEG器件可以直接用于许多可穿戴电子设备，甚至家用小型设备的供电器件，无需任何额外的整流电路和电容器。比如，一件整合了MEG的运动衣可以随时随地为智能手表充电（图3a-c），从而使得智能手表可以摆脱笨重的充电器，就算在户外也能保持长时间工作。更可观的是，一个2.5W的灯泡被一组10*24并联*串联集成的MEGs连续点亮(图3d)。仅采用两个串联的MEGs, 就能使LCD时钟稳定运行一个月(图3e)。此外，MEG已成功地作为栅极电压用于调制MOSFET(图3f-h)。这些实际生活的应用进而印证MEG器件质轻尺寸小，柔性可穿戴，且具有高功率输出和可扩大集成等优点。为开发绿色、多用途和高效的物联网和可穿戴电子系统的电源开辟了全新的前景。

  论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47652-3