中国科学院青岛能源所发展出基于固液界面动态双电层的机械能产电新途径

IT之家最新消息指出，中国科学院青岛生物能源与过程研究所李朝旭团队近日研发出一种基于液态金属与离子凝胶界面的创新自供能器件，以满足微小型、可穿戴电子设备和低功耗分布式传感器对自供能技术的需求。

这种新型器件通过利用动态双电层变化来实现机械能向电能的高效转换，其能量转换效率高达36%，为环境能量收集和无源传感领域的研究带来全新思路。相关研究成果已于去年12月在《先进功能材料》上发表。（DOI:full/10.1002/adfm.202415323）

在自然环境中，机械运动是一种普遍存在的绿色、广泛能源来源。传统的电磁发电方式需要复杂设备，而固固界面的摩擦发电受到长期摩擦磨损问题的困扰。基于固液界面动态双电层的机械能发电技术被认为有望解决这些问题，不过其产电机理尚不明确，产电性能也有待进一步提升。

为了解决这一挑战，李朝旭团队进行了一项创新研究。他们利用离子液体部分溶解和融合纤维素纳米纤维（CNFs），成功制备出一种具有高压缩回弹性和高离子导电能力的CNFs多孔离子凝胶。

研究发现，EGaIn动态电极与铂固定电极表面的双电层在时空上的非对称性是产电的关键。通过优化条件，器件的产电电流高达25 μA cm–2、功率达到4 mW cm–2，能量转化效率高达36%。

这一研究提出了构建高压缩回弹导电离子凝胶的全新策略，为环境能量收集和无源传感领域的研究开辟了新方向，有望应用于可穿戴设备、微型传感器等领域。

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