A Hygroelectric Generator of High Performance in Wide Humidity Range Based on Self‐Adaptive Ion Diode Nanochannels

材料科学 发电机(电路理论) 航程(航空) 二极管 湿度 光电子学 离子 纳米技术 复合材料 化学 气象学 物理 功率(物理) 量子力学 有机化学
作者
Yong Zhang,Jiahao Fang,Xulei Lu,Peng Duan,Chunqiao Fu,Yinpeng Huang,Chenxing Wang,Qi‐Chang He,Tingting Yang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (37): e01401-e01401
标识
DOI:10.1002/smll.202501401
摘要

Moisture-based power generation technology captures energy from moisture and can directly power small electronic devices. Effectively utilizing atmospheric water at a wide humidity range and converting it into electrical output at the same level is valuable. However, most devices significantly differ in power generation performance between high and low humidity environments, so the dynamic adaptability of wide humidity remains a major challenge for existing moisture-based power generators. Here, a biomimetic intelligent nanofluid diode is designed with a polypyrrole (PPy)/anodized aluminum oxide (AAO)/poly (diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) sandwich structure, which can dynamically adjust the surface charge and pore size of the nanochannel according to external humidity, achieving dynamic adaptive regulation of moisture capture and ion rectification transport behavior. The ability of moisture capturing and the rectification effect both increase with decreasing humidity. Thus, the number and migration efficiency of free charge carriers are improved under low humidity conditions, and the maximum difference in output power remains within 40% (26.3-44 mW m-2) in a wide humidity range (15% -93% RH). The humidity-adaptive properties of membranes enable devices to operate over a wide range of moisture, providing a new approach to enhance the adaptability of nanogenerators to complex environments.
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