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南京航空航天大学郭万林院士团队ACS Nano综述 : 基于固液界面力电耦合的水伏效应

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-08-24 07:50
    

主要观点总结

文章介绍了水伏技术作为一种新兴绿色能源技术的进展和潜力。该技术能够从水的运动中、水蒸发中以及环境湿气中获取能量并转换为电能。文章详细阐述了水伏效应和水伏技术的最新进展,讨论了器件结构、能量转换机理、材料选择和功能化等问题,并展望了未来的发展机遇和挑战。

关键观点总结

关键观点1: 水伏技术是一种有前途的绿色能源技术,能够解决能源危机、气候变暖和环境污染问题。

水伏技术能够从自然水循环中提取能量,具有负热排放的优点。该技术分为从水的运动中、水蒸发中以及环境湿气中获取能量的三种主要方式。

关键观点2: 水伏技术的发展分为三个阶段,包括边界效应、界面效应和体积效应。

目前相关的水伏技术已经能够实现从一滴水中获得千伏级的瞬时电压和毫安级的瞬时电流。亲水的纳米多孔材料在置入水中和暴露在空气中时,能够产生伏级的持续电压。

关键观点3: 从水蒸发中获取能量的水伏技术受到环境条件的显著影响。

加快蒸发过程的环境条件(如低湿度、高温度、高风速等)能够显著提升水伏材料的输出性能。需要更深入的研究来明确蒸发发电背后的机制。

关键观点4: 从环境湿气中获取能量的水伏技术面临实际应用中的挑战。

尽管近年来取得了快速发展,但仍面临机制理解不足、材料制备挑战以及输出可持续性等问题。高效稳定的器件制备需要多学科领域的共同努力。


文章预览

几百年来由于人们使用化石燃料作为工业化、交通、发电和供暖的主要能源,全球气候变化和空气污染问题日益突出,因此人们迫切地需要用清洁的可再生能源来替代化石燃料。太阳能是地球上最丰富的可再生能源之一,其中的一小部分已经能够通过光伏技术直接利用。绝大部分达到地球的太阳光热能量储存在地球的自然水循环和我们周围的大气中,比人类全球能耗高出成千近万倍,但其中只有体量较大的径流蕴含的机械能能够被水力发电收集。水循环中的其他自然过程如降雨、水蒸发和湿热大气等蕴含的能量,由于缺乏适当的科学方法和技术一直没有得到充分利用。近十年来,新兴的基于固液界面处力电耦合的水伏效应实现了从几乎所有与水相关的动态过程中获取电能,包括降雨、波浪、流动、蒸发和湿气。普遍存在的水蒸发和环境湿度以及丰 ………………………………

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