目前，我国正处于向可再生、零碳能源结构转型，发展氢能经济是实现“碳中和”目标的有效策略。电解水制氢具有清洁和高效等优点，可以完美替代化石燃料，并且氢气燃烧的终产物为纯水，可以实现资源的循环利用。然而现有的电解水制氢体系存在成本高、能耗大等问题。近来，摩擦纳米发电机(TENG)能够有效地收集和利用环境中的风能并把其转化为电能，可有效降低用电成本，为高效利用海洋资源实现氢能经济及“碳中和”目标提供了有效的解决方案。

图1 (a) 基于TEHG网络的自供电水分解制氢系统示意图。(b) TEHG结构示意图。(c) TEHG混合器件的整体结构示意图。(d) TEHG器件的实物图照片。(e) TEHG的工作机理示意图。

图2 (a)TENG在不同FEP薄膜厚度下的开路电压。(b) EMG在不同磁铁数量下的开路电压。(c) TENG在不同FEP薄膜厚度下输出电荷。(d) EMG在不同磁铁数量下的输出电荷。

图3(a) TEHG通过电路管理为外部负载供电的示意图。(b) TENG的输出电流、瞬时峰值功率与外部负载电阻关系图。(c) EMG的输出电流、瞬时峰值功率与外部负载电阻关系图。(d) TEHG的输出电流、瞬时峰值功率与外部负载电阻关系图。(e) 整流后TEHG在不同转速下的输出电流。(f) TEHG在不同转速下为470 µF电容器充电的电荷曲线图。(g) TEHG、EMG和TEHG在700 rpm下为470 µF电容器充电的电压曲线图。(h) TEHG为不同电容器充电的电压曲线图。

图4 (a) 整流后TEHG在外电路并联电容器时的电荷传递过程示意图。(b) 整流后TEHG在并联不同电容器时负载两端的输出电流图。(c) 整流后TEHG在并联不同电容器时负载两端的输出电压图。(d) 在并联6.8 mF电容器时，TEHG在不同负载电阻下的输出电流和功率峰值图。(e)整流后TEHG在并联不同电容器时的瞬时功率与负载电阻关系图。

图5 (a) 基于TEHG自供电海水分解产氢系统示意图。(b) 该自供电系统在不同转速下电解水制氢气照片。(c) 该自供电系统在不同转速下电解水工作电压图。(d)不同转速下氢气产量的对比图。(e)不同转速下氢能转化效率图。(f) TEHG点亮340个LED灯照片。

代书阁，郑州大学物理学院副教授，硕士生导师。博士毕业于重庆大学，曾在佐治亚理工学院从事研究工作。目前主要从事钠离子电池、超级电容器和摩擦纳米发电机研究，以通讯/第一作者发表论文25篇，其中中科院一区12篇。先后主持国家自然科学基金青年基金、河南省重点研发与推广专项（科技攻关）项目等。

董林，郑州大学物理学院教授，博士生导师。长期致力于面向人工触觉的光电材料与器件研究。先后主持国家自然科学基金6项及其他各级各类项目7项，以通讯/第一作者发表论文53篇，其中中科院一区41篇。入选中原基础研究领军人才、河南省特聘教授、河南省高层次人才，获河南省自然科学奖一等奖（排名第二））。

Ma F, Wu Y, Dai S, et al. A soft-contact hybrid electromagnetic–triboelectric nanogenerator for self-powered water splitting towards hydrogen production. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6568-6. 

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