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具有双不对称结构的高柔性织物基湿气发电器件制备及其在可穿戴电子器件领域的应用

来源:本站   发布时间: 2022-10-13 17:13:58   浏览:725次

  随着柔性可穿戴电子设备领域的迅猛发展,其供能问题日益突出。当前商用可穿戴设备多用化学电池供电,其具有相对硬的质地、需要频繁充电并且会对环境产生污染等问题,因此迫切需要寻找一种环保、持续、柔性的能源器件来替代化学电池。湿气发电器件可以将环境中广泛存在的水能以一种便捷、智能、绿色、低成本的方式直接转化为可应用的电能,为发电提供了一种新的途径,可用作下一代可穿戴电子设备的一种有前途的便携式电源。然而,目前湿气发电器件大多缺乏可穿戴性,并且器件制备工艺复杂,严重阻碍了其实际应用的发展。

  2022年23日,清华大学化学系曲良体教授与北京化工大学戴黎明教授课题组在《纳米能源》(Nano Energy)上发表题为“具有双不对称结构的高柔性织物基湿气发电器件制备及其在可穿戴电子器件领域的应用”(Textile-based moisture power generator with dual asymmetric structure and high flexibility for wearable applications)的研究论文,设计制备了具有双不对称结构的织物基湿气发电器件并探讨其在可穿戴电子器件领域的应用

  在本工作中,作者采用一步浸渍法制备了具有不对称结构的功能化织物,并结合一对不对称柔性电极,开发了一种高柔性的织物基湿电发电器件。双不对称结构的设计有利于加大载流子的浓度差,有效地驱动离子扩散,从而获得较高的性能输出,由此该织物基湿气产电器件展现出良好的电输出性能,单个器件实现了1.02 V的高开路电压。通过将单个器件进行串联或并联,可以获得更大的电压或电流输出,足够为电子器件供能。因此,基于该器件的灵活性和优异的电输出性能,作者构建了一种用于监测人体呼吸的自供电智能口罩和用于驱动小型电子产品的高效柔性能源装置,证实了其作为下一代可穿戴电子设备的便携式电源的应用前景。同时该织物基湿电器件的构筑为柔性能源器件的发展提供了一种新思路,有利于推动柔性可穿戴电子器件的进一步发展。

                                                                                                                                    


1:具有双不对称结构的织物基湿气发电器件制备示意图。


清华大学化学系的曲良体教授、程虎虎老师,北京化工大学戴黎明教授和刘栋老师为论文共同通讯作者。北京化工大学博士生贺文娅为本文第一作者。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107017

 

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