High-Efficiency Moisture-Driven Electric Generator Enabled by Hydrophilic 0D Perovskite

钙钛矿(结构) 发电机(电路理论) 水分 材料科学 复合材料 物理 化学工程 工程类 热力学 功率(物理)
作者
Yuehao Xu,Jionghua Wu,Zhaojie Chen,Wenchao Xie,Xin Meng,Xiaohui Sun,Renjie Wang,Can Cheng,Zefeng Yang,Ling Wu
出处
期刊:Authorea - Authorea
标识
DOI:10.22541/au.174133459.98289743/v1
摘要

Moisture enabled electric generation generation(MEG) is an innovative green energy technology that converts the chemical potential energy of atmospheric water vapor into electricity. Here, we report a novel zero-dimensional (0D) perovskite-based ionovoltaic device that efficiently harvests ambient moisture to generate electric power, which makes peorvskite be a new kinds of potential MEG. The 0D perovskite, DAP 2 PbI 6 , (where DAP is 1,3‐bis(ammonium)‐2‐hydroxypropane diiodide.) features a unique hydrogen-bonding network formed between its ammonium (–NH 3 + ) and hydroxyl (–OH) group, yielding water stability and remarkable hydrophilicity. Such robust interactions facilitate water adsorption and the subsequent release of hydrogen ions under humid conditions. These protonic species establish an ion gradient, driving a directional current via the ionovoltaic effect. We demonstrated a maximum volumetric power density of 45 mW cm -3 —substantially exceeding previously reported values for protein- or carbon-based MEG. Additionally, SEM and AFM analyses confirm the stable of DAP 2 PbI 6 upon moisture exposure, while temperature-dependent impedance spectroscopy and theoretical calculations reveal that proton diffusion is the primary mechanism for the observed moisture-driven electricity. These findings underscore the promise of hydrophilic 0D perovskite materials for high-efficiency MEG and pave the way for next-generation sustainable power applications.
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