近日，清华大学化学系曲良体教授团队开发了一种异质膜湿气发电质料和器件(Moisture-enabled electric generator, MEG)，能够利用空气中水汽直接爆发电能，实现了低湿度情况下的高电压产出，集成MEG乐成输出上千伏电压，为新型清洁能源的开发和社会的可连续生长提供了新的能量转化利用思路。
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在全球变暖和社会对电能需求愈发强烈的配景下，将绿色情况能源转化为电能的发电技术成为研究热点。湿气发电(Moisture-enabled electric generator, MEG)是一种利用空气中的水汽进行发电的新型情况能源转化和利用战略。由于空气中水汽无处不在和清洁无污染的发电历程，湿气发电研究具有重要的科学意义和应用价值。然而，在相对低湿度25%RH的大气情况下，目前报导的湿气发电器件提供的开路电压普遍低于0.2V。另外，湿气发电器件的规模集成和应用也是目前研究的难点。
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本研究接纳双层聚电解质膜(BPF)作为发电质料，构筑了一种异质的湿气发电器件(HMEG)。HMEG能够自发吸收情况空气中的水汽，形成带电的可迁移离子(H+和Cl-)的异质漫衍和定向扩散，在相对低湿度25% RH(25oC)的大气情况下可以长时间爆发0.95V的电压，在85%RH下电压可达1.38V。
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(a)HMEG湿气发电历程示意图；(b)单个HMEG结构示意图和电压输出
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研究人员进一步借助激光加工技术提出了一种错位有序堆叠战略，实现了HMEG的大规模集成。上千个HMEG器件的集成不但可以实现千伏的电压输出，将爆发的电能存储到电容器或电池中，可以给商用电子设备供电(好比10W灯胆和电子墨水屏等)，还可以作为栅压驱动场效应晶体管。别的，研究人员还构建了可以高度折叠收缩的HMEG，体积仅为0.5×0.5×9.2cm3的集成器件可以爆发高达百伏的电压输出。
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该结果近期宣布于《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)，题为“异质膜湿气发电实现千伏电压集成输出”(Bilayer of polyelectrolyte films for spontaneous power generation in air up to an integrated 1,000?V output)。
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本文研究结果*作者为化学系博士研究生王海燕，通讯作者为曲良体教授和程虎虎助理研究员，相助者为清华大学微电子所谢丹副教授团队和北京大学张艳锋研究员团队。本事情依托清华大学有机光电子与分子工程教育部重点实验室、摩擦学国家重点实验室开展，获得了国家科技部重点研发专项项目和国家自然科学基金委、清华大学自主科研计划、清华-佛山先进制造研究院项目、国强研究院项目等项目的资助。
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原题目：化学系曲良体团队实现异质膜湿气发电和千伏集成电压输出
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