Dual‐Asymmetric Janus Aerogel Enabled by Ambient Drying for Synergistic Hydrovoltaic and Solar Steam Generation

材料科学 气凝胶 杰纳斯 太阳能 化学工程 纳米技术 发电 功率密度 双层 能量收集 光伏系统 水运 余热 极性(国际关系) 碳纤维 电压 储能 水处理 工作(物理) 光热治疗 盐(化学) 海水 覆盖层 光电子学 海水淡化 微咸水 电势能 光热效应 饮用水净化
作者
Mengyao Cao,Jingqiao Zhu,Jie Sha,Yuxin Chen,Zuowei Wen,Ziyi Wang,Chao Wang,Yanglei Xu,Sheng Chen,Feng Xu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (30) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202531296
摘要

Abstract Hydrovoltaic electricity generator (HEG) offers a promising solution for sustainable energy harvesting from ubiquitous water sources, yet achieving simultaneously high efficiency, long‐term durability, and recyclability remains a major challenge. Here, a scalable, cost‐effective strategy is reported to construct dual‐asymmetric aerogels (DAAs) via ionic cross‐linking and ambient drying (IC‐AD) method using oppositely charged nanocelluloses and amino‐functionalized carbon nanotubes. The Janus architecture features a heterogeneous pore structure and ionizable group polarity differences across bilayer interfaces, enabling sustained water transport and directional ion migration. Compared with freeze‐dried systems, the IC‐AD method significantly enhances the aerogel's wet strength and structural integrity, facilitating stable energy output. The DAA HEG exhibits a high output voltage of 736 mV and a peak power density of 0.96 µW cm −2 , maintaining stable performance over 22 h and multiple cycles. When operated in seawater, the HEG achieves enhanced output (840 mV, 5.74 µW cm −2 ) with excellent tolerance to salinity. Beyond energy harvesting, the DAA demonstrates excellent solar steam generation (1.97 kg m −2 h −1 ) with long‐term salt resistance, enabling effective seawater desalination. This work presents an integrated aerogel platform with synergistic hydroelectric and photothermal performance, offering a promising and transformative strategy for scalable, sustainable, high‐performance energy harvesting and water treatment technologies.
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