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Solar Evaporation-Based Energy Harvesting Using a Leaf-Inspired Energy-Harvesting Foam
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-04-01 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08521 Jun Hong Park 1 , Sung Ho Park 1 , Jaehyeon Lee 1 , Sang Joon Lee 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-04-01 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c08521 Jun Hong Park 1 , Sung Ho Park 1 , Jaehyeon Lee 1 , Sang Joon Lee 1
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Sustainable and green energy techniques are in high demand as new energy sources. Over the decades, streaming potential/current has attracted attention as a hydrovoltaic energy technology. However, state-of-the-art technologies have bottlenecks in their practical application. Here, we propose a conductive polymer foam, called leaf-inspired energy-harvesting foam (LIEHF), containing polydimethylsiloxane with macro- and microporous structures homogeneously mixed with conductive carbon materials. The elastic and broadband light-absorbing LIEHF can enhance solar evaporation and generate electricity on the basis of the streaming potential/current used for efficient solar energy conversion with mechanical stability. As a result, a single LIEHF with a size of 15 × 15 × 10 mm3 can generate electrical outputs with an open-circuit voltage, a short-circuit current, and a power density of 254 mV, 42 μA, and 1 μW cm–2, respectively, in a sustainable manner under ambient conditions with 1 sun irradiation. The proposed LIEHF outperforms previous carbon-based devices utilizing evaporation-driven streaming potential/current. By connecting to electronic components and microfluidic devices, the proposed LIEHF can be utilized for practical applications, such as in lighting, sensing, and pumping, and as a capacitor charger.
中文翻译：
基于叶片蒸发的能量收集泡沫的基于太阳能蒸发的能量收集
可持续和绿色能源技术作为新能源的需求量很大。在过去的几十年中，作为一种水力发电技术，流电势/电流引起了人们的关注。但是，最新的技术在其实际应用中存在瓶颈。在这里，我们提出了一种导电聚合物泡沫，称为叶片启发式能量收集泡沫（LIEHF），其中包含具有与导电碳材料均匀混合的大孔和微孔结构的聚二甲基硅氧烷。弹性且宽带吸收光的LIEHF可以提高流失的电势/电流，从而提高太阳能的蒸发效率并产生电能，从而实现具有机械稳定性的高效太阳能转换。结果，单个LIEHF的尺寸为15×15×10 mm 3可以在环境条件下以1次太阳照射可持续地产生开路电压，短路电流和功率密度分别为254 mV，42μA和1μWcm –2的电输出。拟议的LIEHF优于以前的利用蒸发驱动的流势/电流的碳基设备。通过连接到电子组件和微流体设备，所提出的LIEHF可以用于实际应用，例如照明，传感和泵浦，以及用作电容器充电器。
更新日期：2021-04-12
中文翻译：
基于叶片蒸发的能量收集泡沫的基于太阳能蒸发的能量收集
可持续和绿色能源技术作为新能源的需求量很大。在过去的几十年中，作为一种水力发电技术，流电势/电流引起了人们的关注。但是，最新的技术在其实际应用中存在瓶颈。在这里，我们提出了一种导电聚合物泡沫，称为叶片启发式能量收集泡沫（LIEHF），其中包含具有与导电碳材料均匀混合的大孔和微孔结构的聚二甲基硅氧烷。弹性且宽带吸收光的LIEHF可以提高流失的电势/电流，从而提高太阳能的蒸发效率并产生电能，从而实现具有机械稳定性的高效太阳能转换。结果，单个LIEHF的尺寸为15×15×10 mm 3可以在环境条件下以1次太阳照射可持续地产生开路电压，短路电流和功率密度分别为254 mV，42μA和1μWcm –2的电输出。拟议的LIEHF优于以前的利用蒸发驱动的流势/电流的碳基设备。通过连接到电子组件和微流体设备，所提出的LIEHF可以用于实际应用，例如照明，传感和泵浦，以及用作电容器充电器。
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