Milliampere level moisture current enabled by a zwitterionic nanocomposite conductive hydrogel

化学工程 材料科学 纳米复合材料 聚电解质 纳米技术 吸附 功率密度 电导率 氢氧化物 化学 复合材料 聚合物 有机化学 功率(物理) 物理 工程类 物理化学 量子力学
作者
Wenpeng Hong,Lei Kang,Yinzhen Li,Wei Yan,Jingrui Lan,Chang Yuan,Haoran Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:485: 150109-150109 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.150109
摘要

Hygroscopic salt composite hydrogels (HSCHs) offer a promising solution for combating global water scarcity by harvesting atmospheric water. Importantly, this is aided by an interior water gradient that facilitates ion transport, which opens up opportunities for power generation. The current and potential outputs are restricted by inadequate water collection and excessive cross-link density. Herein, a novel zwitterionic nanocomposite conductive hydrogel (ZNCH) is introduced to resist polyelectrolyte changes by leveraging the salt-in effect of cationic and anionic functional groups. The poly-[2-(methacryloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide-based ZNCH endows the HSCH with an enhanced swelling property together with an improved water storage capacity. The adsorption capacity of water reaches 3.0 g g−1 after 10 h of operation at 25 °C and 90% RH. More importantly, ZNCH replaces H bonds with Li bonds under the Hofmeister effect, resulting in the generation of a substantial number of free H+ ions. These endow the ZNCH with highly efficient power generation performance, associating with a short-circuit current of up to 945 μA, a current density of 945 μA cm−1, and an open-circuit voltage of 0.802 V. This work motivates the improvement of materials and devices that convert energy from atmospheric water.
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