通过深度共晶生物质复合材料实现的高寿命和快速发电的再生型水伏发电装置

《Advanced Materials》：Regenerative Hydrovoltaic Power Generator with Remarkable Duration and Fast Power Generation Achieved by Deep Eutectic Biomass Complex

水稳定发电材料与低湿度环境适应性研究，提出生物质衍生处理策略构建深熔融复合物（DEBC），实现快速电压响应（113.8±11.5mV·s?1）与超长续航（30%RH下10500秒/冬季开放环境25天），解决水力发电系统环境适应性差与可回收性低的问题。

　　

摘要

水伏发电装置（HPGs）对于解决全球能源危机至关重要。然而，大多数现有的HPGs存在一个矛盾：它们要么只能产生短暂的电能，要么需要持续的水源来维持长期输出，而一旦断水，其性能会迅速下降，尤其是在低湿度环境下。这严重限制了它们的环境适应性和耐用性。此外，HPGs的可回收性也是减少电子垃圾的重要问题。本文提出了一种基于生物质的处理策略，通过将生物质大分子与氯化胆碱直接结合，制备出“深共晶生物质复合物”（DEBC）。该复合物形成了一个稳定且具有高度敏感性的氢键网络，使其既能实现快速发电，又能长时间持续工作。DEBC对外部湿度变化具有极高的敏感性（ΔR/R? ≈ 265,000%），并且在有水分流动的情况下能自发诱导Grotthuss质子跃迁，从而实现快速的电压生成（113.8 ± 11.5 mV s?1）。此外，它还表现出优异的耐用性：在30%相对湿度（RH）的环境下，无需水源即可保持开路电压（V?c ≥ 400 mV）超过10,500秒；在冬季的开放环境中，其开路电压也能保持25天。这项工作为设计具有更高耐用性和环境适应性的可再生HPGs提供了可行的方法，有效解决了运行限制和可持续性问题。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。