清華大學(xué)曲良體教授和程虎虎助理研究員團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》（Nature Communications）上發(fā)表題為（Interface-mediated hygroelectric generator with an output voltage approaching 1.5 volts）的研究論文。該論文發(fā)展和構(gòu)建了一種新型的濕氣發(fā)電材料和器件(hygroelectric generator, HEG)。
（a）濕氣發(fā)電器件串聯(lián)示意圖；(b) 輸出電壓隨器件串聯(lián)數(shù)量的變化
該研究建立了異質(zhì)結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯材料的制備方法，利用其對(duì)濕氣變化超靈敏的特點(diǎn)，通過(guò)界面設(shè)計(jì)輔助和調(diào)控內(nèi)部載流子的輸運(yùn)行為，首次將單個(gè)濕氣發(fā)電器件的輸出電壓提高到1.5 V，并且成功為商用的用電器件進(jìn)行供電。
新型的能量轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)于社會(huì)的發(fā)展起著極其重要的作用。人類生活的環(huán)境中存在大量的能量源泉，比如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能等，人們已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和水力發(fā)電機(jī)等將這些能量轉(zhuǎn)化為電能，為日常活動(dòng)提供便利。然而，將自然界中水分?jǐn)U散過(guò)程直接用于產(chǎn)生電能并不多見(jiàn)。
本項(xiàng)研究工作開(kāi)創(chuàng)性地利用氧化石墨烯作為基礎(chǔ)材料，通過(guò)激光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了材料內(nèi)部含氧官能團(tuán)的異質(zhì)分布，輔助界面設(shè)計(jì)構(gòu)建肖特基結(jié)進(jìn)行載流子的運(yùn)動(dòng)調(diào)控，建立了一種全新的濕氣產(chǎn)電器件，實(shí)現(xiàn)了濕氣擴(kuò)散直接轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。
（a）濕氣發(fā)電器件串聯(lián)示意圖；(b) 輸出電壓隨器件串聯(lián)數(shù)量的變化
在濕氣刺激下，單個(gè)器件（亞厘米尺寸）可以產(chǎn)生高達(dá)1.5V的電壓（與商用的紐扣電池相當(dāng)）。此外，通過(guò)簡(jiǎn)單的層層組裝進(jìn)行有效的串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)18V的輸出電壓，能夠成功為商用的LED陣列和數(shù)碼管供電。
該工作開(kāi)發(fā)了一種全新的濕氣產(chǎn)電器件，為設(shè)計(jì)高效、高輸出的新型能源器件奠定了基礎(chǔ)，作為一種新型清潔能源器件，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。
