Green moisture-electric generator based on supramolecular hydrogel with tens of milliamp electricity toward practical applications

纳米技术 功率密度 材料科学 计算机科学 环境科学 电气工程 工艺工程 功率(物理) 物理 工程类 量子力学
作者
Su Hyun Yang,Lei Zhang,Jianfeng Mao,Jianmiao Guo,Yang Chai,Jianhua Hao,Wei Chen,Xiaoming Tao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1): 3329-3329 被引量:118
标识
DOI:10.1038/s41467-024-47652-3
摘要

Abstract Moisture-electric generators (MEGs) has emerged as promising green technology to achieve carbon neutrality in next-generation energy suppliers, especially combined with ecofriendly materials. Hitherto, challenges remain for MEGs as direct power source in practical applications due to low and intermittent electric output. Here we design a green MEG with high direct-current electricity by introducing polyvinyl alcohol-sodium alginate-based supramolecular hydrogel as active material. A single unit can generate an improved power density of ca. 0.11 mW cm −2 , a milliamp-scale short-circuit current density of ca. 1.31 mA cm −2 and an open-circuit voltage of ca. 1.30 V. Such excellent electricity is mainly attributed to enhanced moisture absorption and remained water gradient to initiate ample ions transport within hydrogel by theoretical calculation and experiments. Notably, an enlarged current of ca. 65 mA is achieved by a parallel-integrated MEG bank. The scalable MEGs can directly power many commercial electronics in real-life scenarios, such as charging smart watch, illuminating a household bulb, driving a digital clock for one month. This work provides new insight into constructing green, high-performance and scalable energy source for Internet-of-Things and wearable applications.
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