近日，学校无机非金属结构材料梯队李妍教授及其合作者的研究成果在《Nature Communications》上发表，为发电与储能一体化器件开发和自发获取清洁能源提供了新策略。
清洁、可再生能量的收集与转化是能源发展的重要方向，利用湿气发电技术可实现清洁能源的高效利用，然而如何将电能进行收集和存储是湿气发电技术目前研究和发展的关键。在这项工作中，基于聚电解质材料吸附水分后的自发离子扩散和石墨烯的双电层储能机制，开发了一种自发获取、转化并存储能源的一体化器件，实现了大气环境中120小时超长湿气诱发电容储能，为新型便携式电子设备提供了高功率输出，并兼具柔性和长寿命的清洁能源驱动装置。
相关研究图片
主要研究结论包括：基于湿气诱导聚电解质离子扩散产生电势的现象，和多孔石墨烯的双电层储能能力，开发了湿气驱动的发电和储能一体化柔性器件。该器件在自发收集环境中的水分后产生电能，并将电能存储在器件内部。在环境湿度为90%RH时，聚电解质产生了0.9V的电压输出，能有效抑制石墨烯储能器件的自放电效应，120h后器件的电压保持率高于96.6%。在电流密度为10 μA cm−2时，器件表现出138.3 mF cm−2的高面积比电容。同时，由于发电和储能的协同效应，其功率输出达到了49.4 μW cm−2，超越了单一的发电或储能组件。该器件表现出了优异的机械柔韧性，在180°弯曲1000次循环下电压保持率接近~100%。采用激光直写和丝网印刷等工艺实现了大规模的器件集成，72个串联组成的柔性器件阵列在空气中输出电压可达60 V，能直接为可穿戴设备和传感器供电。上述研究和发现提出了一种新型的自发电与储能一体化器件开发策略，为自发获取清洁能源开发功能器件领域注入了活力。
李妍是学校材料科学与工程学院教授，博导，系书记。她曾获全国无机非金属材料专业青年教师讲课比赛一等奖，“北京市优秀人才”项目，入选英国皇家化学会物理化学类TOP1%高被引中国作者。她长期从事新型低维纳米材料的绿色制备、结构与表界面调控、发光与储能等性能研究工作。她作为项目负责人承担多项国家级、省部级和企业委托项目。以第一作者或通讯作者在Nature Communications、Advanced Materials、ACS Energy Letters等国内外期刊上发表论文40余篇，一篇论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”。
（供图：材料学院）
（责编：付云笛、薛浪）
