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Harvesting Electricity from Atmospheric Moisture by Engineering an Organic Acid Gradient in Paper
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-27 , DOI: 10.1021/acsami.2c12777 Luyu Yang 1 , Lei Zhang 1 , Dongping Sun 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2022-11-27 , DOI: 10.1021/acsami.2c12777 Luyu Yang 1 , Lei Zhang 1 , Dongping Sun 1
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Moisture-activated electric generators (MEGs) that harvest clean energy from atmospheric humidity offer exciting opportunities for upgraded energy conversions. However, it is challenging to obtain MEGs that are both easy to fabricate and of high output power, due to the requirement for particular functional materials and the cumbersome manufacturing process. Herein, a simple and general method is adopted to prepare MEGs with chemically gradient structures. As a specific example, a gradient distribution of citric acid was successfully constructed inside an A4 printer paper by asymmetric drying, which can generate a continuous voltage of tens of millivolts by ambient humidity, and even to volts (275 mV and 7.6 μA cm–2) under asymmetric humidity stimulation, and the maximum power density output was 2.1 μW cm–2. The driving force behind this energy conversion is a self-maintained ionic gradient created within the paper by the asymmetric ionization of gradient organic acids when exposed to gradient or nongradient humid air. This work broadens the class of materials and possibilities for the rapid development of MEGs, shedding new light on the revolution of generators that harvest green and sustainable energy for power generation.
中文翻译：
通过在纸张中设计有机酸梯度从大气中的水分中收集电能
从大气湿度中收集清洁能源的湿气激活发电机 (MEG) 为升级能源转换提供了令人兴奋的机会。然而，由于对特定功能材料的要求和繁琐的制造过程，获得既易于制造又具有高输出功率的 MEG 具有挑战性。在此，采用简单通用的方法制备具有化学梯度结构的 MEG。作为一个具体的例子，柠檬酸通过不对称干燥在 A4 打印纸内部成功地构建了梯度分布，它可以通过环境湿度产生几十毫伏的连续电压，甚至到伏特（275 mV 和 7.6 μA cm –2 )在不对称湿度刺激下，最大功率密度输出为2.1 μW cm–2。这种能量转换背后的驱动力是当暴露于梯度或非梯度潮湿空气中时梯度有机酸的不对称电离在纸内产生的自我维持的离子梯度。这项工作拓宽了 MEG 快速发展的材料类别和可能性，为收集绿色和可持续能源发电的发电机革命提供了新的思路。
更新日期：2022-11-27
中文翻译：
通过在纸张中设计有机酸梯度从大气中的水分中收集电能
从大气湿度中收集清洁能源的湿气激活发电机 (MEG) 为升级能源转换提供了令人兴奋的机会。然而，由于对特定功能材料的要求和繁琐的制造过程，获得既易于制造又具有高输出功率的 MEG 具有挑战性。在此，采用简单通用的方法制备具有化学梯度结构的 MEG。作为一个具体的例子，柠檬酸通过不对称干燥在 A4 打印纸内部成功地构建了梯度分布，它可以通过环境湿度产生几十毫伏的连续电压，甚至到伏特（275 mV 和 7.6 μA cm –2 )在不对称湿度刺激下，最大功率密度输出为2.1 μW cm–2。这种能量转换背后的驱动力是当暴露于梯度或非梯度潮湿空气中时梯度有机酸的不对称电离在纸内产生的自我维持的离子梯度。这项工作拓宽了 MEG 快速发展的材料类别和可能性，为收集绿色和可持续能源发电的发电机革命提供了新的思路。
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