光生载流子重构离子浓度梯度实现高效稳定湿气发电

本研究针对湿气发电机(MEG)长期吸湿导致离子浓度梯度饱和与迁移率下降的关键瓶颈，通过构建具有光敏层电极的光子湿气发电机(P-MEG)，实现了光伏与湿气发电效应的协同耦合。光照下光生载流子将H?转化为H?，重构H?浓度梯度，使输出电压提升至0.65 V，功率密度达26.7 μW cm?2，为MEG器件长期稳定性提升提供新策略。

　　

尽管湿气发电机(Moisture Electricity Generator, MEG)能够将大气中的湿气转化为电能而备受关注，但其长期吸湿会导致离子浓度梯度饱和与离子迁移速率降低，严重削弱输出性能。本研究通过构建带有光敏层电极的光子湿气发电机(Photon-Moisture Electricity Generator, P-MEG)，成功实现了光伏效应与湿气发电效应的协同耦合。光敏层中的光生载流子将表面的H⁺转化为H₂，从而在P-MEG的两电极之间重构H⁺浓度梯度。气相色谱对H₂的直接检测以及光照下pH值从0.26升至2.11，均证实了这一H⁺梯度重构机制。实验表明，在80%相对湿度(RH)条件下，光照使P-MEG的输出电压从0.55 V提高至0.65 V，电流密度从17.5 μA cm^?2增至34.5 μA cm^?2，功率密度从8.26 μW cm^?2显著提升至26.7 μW cm^?2。该研究为增强MEG器件的长期稳定性提供了创新性解决方案。