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 1 月 26 日消息，针对微小型、可穿戴电子设备以及低功耗分布式传感器对自供能技术的需求，中国科学院青岛生物能源与过程研究所李朝旭团队开发出一种基于液态金属与离子凝胶界面的新型自供能器件。

该器件利用动态双电层变化实现机械能到电能的转换，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提供了新思路。IT之家查询发现，相关研究成果已于去年 12 月发表在《先进功能材料》上（DOI:full/10.1002/adfm.202415323）。

机械运动在自然环境中普遍存在，是绿色、广泛的能量来源。传统的电磁发电方式需要复杂的设备，而基于固固界面的摩擦发电则存在长期摩擦导致的材料磨损问题。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上述问题，但其产电机理尚不明确，产电性能也需要进一步提升。

针对这一挑战，李朝旭团队进行了一项创新性研究。他们利用离子液体部分溶解和融合纤维素纳米纤维（CNFs），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。

深入研究表明，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，产电电流高达 25 μA cm–2、功率达 4 mW cm–2，能量转化效率达 36%。

这项研究为构建高压缩回弹的导电离子凝胶提供了新的策略，并为环境能量收集和无源传感领域的研究开辟了新的方向，有望应用于可穿戴设备、微型传感器等领域。

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