团队创造了在自然大气湿度下运行的发电机

科学家们正在寻找利用自然环境中广泛分布的低价值能源来发电的方法。一个研究小组创造了一种发电机，可以收集自然大气湿度并产生连续的电信号。这是第一个使用称为多金属氧酸盐的纳米材料设计的湿度发生器。它有可能成为多金属氧酸盐在低值能源可持续利用方面的新研究方向。

该团队的工作成果于 8 月 1 日发表在《Nano Research》杂志上 。

该团队着手解决能量转换装置运行不连续的问题。他们寻求解决大气湿度发电材料的短缺和材料可设计性能的有限问题。东北师范大学化学系教授陈伟林说：“我们想了解大气湿度能量转化为电能的过程以及多金属氧酸盐在大气湿度发电中的作用。”

多金属氧酸盐(POM)具有特殊的形态和功能特性，这使得它们在可控合成、组装和性能研究中非常有用。它们是一类多功能的无机分子材料。POM纳米材料可以自组装形成能够收集大气湿度的微孔结构。它们还对环境友好，在光、热和化学环境中具有出色的稳定性。科学家预计POM纳米材料是具有有效利用大气湿度潜力的材料。

该团队将 POM 构建成有机铵-多氧阴离子簇。这些簇被组装成薄膜发电机，其具有微小的纳米级孔(称为微孔)，能够在大气湿度下工作。他们的微型 POM 发电机产生 0.68 V 的电压，稳定，并且在几乎全自然的环境下连续工作，大气湿度范围为 10% 到 90%。

POM大气湿度发生器的工作原理是POM纳米团簇利用POM纳米线薄膜中的微孔自发吸收大气湿度。它们形成了水的分布梯度，这是发电的结构基础。POM发电机已被证明具有高稳定性和连续发电性能。

研究小组确定，POM发电机可以有效地收集自然大气湿度，并通过离子的不均匀分布和定向运动产生连续的电信号。该工作为低值能源的持续利用提供了新思路，也为多金属氧酸盐化学提供了新的研究角度。

迫切需要在自然环境中开发持续的低价值能源。在过去的研究中，科学家们创造了收集和使用低价值能源的设备。但这些设备受到限制，因为低价值能源是间歇性且不稳定的。近年来，科学家在利用大气湿度能量方面取得了进展。但该团队的 POM 发生器是第一个能够产生连续电力的湿度发生器。

这种POM发生器有许多潜在的应用，例如人体呼吸过程的检测;环境湿度的检测、记录和报警;与电器一体化，实现设备持续供电;满足多场景用电需求。

“最重要的信息是，通过POMs纳米材料的设计和改性，实现了利用大气湿度的连续发电，并且利用POMs纳米材料的特性，深入了解了大气湿度发电的机理。”陈说。

展望未来，团队希望通过筛选和优化材料，提高大气湿度发电的效率。他们希望更深入地了解大气湿度发电过程。

“最终目标是通过探索湿度发生器效率优化的机制，实现湿度发生器的高效利用，促进能源和环境的可持续发展。”陈说。

中方研究团队包括东北师范大学的靳娉和陈伟林; 康振辉，苏州大学;和来自中国科学院的张黎明。

该研究得到国家自然科学基金、吉林省教育厅科技攻关项目、吉林省自然科学基金的资助。