香港大學團隊成功研發一款新型的「濕氣驅動發電機」，只需利用空氣中的水分就能產生電力，並突破了同類裝置的技術限制。研究成果已發表在《Advanced Functional Materials》，題為：Long-lasting moisture energy scavenging in dry ambient air empowered by a salt concentration-gradient cationic hydrogel。

論文：

• https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202419710

研究背景

現時的濕氣發電技術，是透過特殊凝膠中的帶電粒子（離子）流動來產生電力，但存在明顯局限：持續供電時間短（少於 16 小時）、內部電阻過高、僅能於高濕度環境中有效運作。

研究成果

港大工程學院機械工程系申東明博士（SHIN Dong-Myeong）領導的團隊，以「鹽濃度梯度陽離子水凝膠」為核心，確保裝置在相對濕度較低的情況下，也能降低能量損失，並提高輸出功率。

該材料由陽離子聚合物、增塑劑及鹽通過凝膠化反應合成。其中的兩步法加熱過程，誘導了鹽的分離與流動，從而在水凝膠內部形成濃度梯度。此一梯度讓裝置在各種相對濕度條件下，仍能發揮關鍵作用（於相對濕度 RH 80% 時可達 42.1 mW·m⁻²；即使 RH 30% 時亦有 13.8 mW·m⁻²）。根據 2023 年全球相對濕度圖，其適用區域相當於地球 97% 的面積。

材料內部豐富的自由離子，形成了導電通路，將內部電阻降至 2 kΩ – 4 kΩ，與典型的商用電子產品的水平相同（約 1 kΩ），這意味無需額外的變壓器或電阻器，即可直接為小型電子設備供電。測試顯示，該裝置的開路電壓效率在 50% 濕度環境中可連續五十天維持穩定，並成功在潮濕環境下操作需要高工作電壓（約 40 V）的電子設備。

申東明博士表示，此一研發成果有助縮小設備尺寸，為可穿戴設備和建築智能系統提供新的供電方案。

研究團隊

論文第一作者是 Eunjong KIM，通訊作者是申東明博士。

來源：香港大學

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