电子废弃物衍生摩擦纳米发电机(P-TENG)的自驱动绿色制氢:生物力学能量收集与可持续能源新策略

【字体: 时间:2025年09月01日 来源:Advanced Materials Technologies 6.2

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  为解决电子废弃物污染与可再生能源短缺的双重挑战,研究人员创新性地利用废弃印刷电路板(PCB)和铝箔构建接触分离式摩擦纳米发电机(P-TENG)。该装置在70 MΩ负载下实现41.7 V电压、0.73 μA电流及0.98 μW·cm?2功率密度,首次实现仅通过敲击/行走等生物力学能量驱动无外部供水的自持续制氢系统,为电子垃圾资源化与清洁能源生产提供双赢方案。

  

在全球电子废弃物激增与能源危机背景下,这项突破性研究将废弃印刷电路板(PCB)改造为摩擦负电层,搭配废铝箔正电层,构建出高性能接触分离式摩擦纳米发电机(P-TENG)。该装置展现出令人瞩目的机电转换能力:最高开路电压达41.7伏特,短路电流0.73微安,在70兆欧姆最佳负载时可输出0.98微瓦/平方厘米的功率密度。有趣的是,其输出性能与机械作用力呈线性相关,仿佛一个"能量称重秤"。

更引人注目的是,这个"垃圾变能源"系统不仅能为LED灯、电子表等小型设备供电,还开创性地实现了完全依靠人体动作(如拍打、行走)驱动的自供能水分解制氢。整个过程无需外接电源或储能元件,犹如将生物力学能量通过"纳米摩擦魔术"直接转化为清洁氢燃料。这项研究首次证实了废弃PCB衍生的TENG在可持续电子和绿色燃料双领域的应用潜力,为电子垃圾处理与可再生能源开发提供了可扩展、低成本且环境友好的"一石二鸟"解决方案。

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