利用蒸發驅動水流經過功能化納米通道，在固-液界面相互作用下將環境熱能轉化為電能的水伏效應是近年來新興的綠色環境能源捕獲技術。由于蒸發的自發性和地理環境約束小等特性，水伏發電機可以實現長時間、持續的產能，因此在用于自驅動傳感、可穿戴電子器件能源供給等方面具有廣闊的應用前景。目前，對于水伏發電器件的研究大都聚焦于通過納米結構設計或表面功能化處理來提升產電性能，然而，環境中緩慢的水分子蒸發速度（驅動力小）是限制水伏器件產電效率的瓶頸。
中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所張珽研究員團隊在前期濕氣驅動的自供能柔性可穿戴傳感系統(Nano letters. 2019, 19, 5544?5552.)、用于柔性傳感器件能源供給的水伏發電機(Nano Energy. 2020, 72, 104663.)以及可利用汗液發電的水伏發電機(Nano Energy., 2021, 85, 105970.)等工作基礎上，將柔性離子熱電(i-TE)明膠材料與多孔Al2O3水伏發電機結合，利用它們的協同作用構建了一種熱傳導增強型柔性水伏發電系統。在該系統中，i-TE材料可有效改善水伏發電機與環境之間的熱傳導。同時，水蒸發消耗熱量提供了可靠的溫度梯度，為熱電模塊提供穩定的溫差用于產能。此外，該系統可以利用光熱轉換提升水伏發電機的溫度，將輸出電壓提升至6.4 V。
該工作從熱能捕獲和能量傳導的角度為打破環境桎梏提升水伏發電機性能以及設計柔性可穿戴自供能系統提供了新策略。相關研究成果以題目為“Enhancing hydrovoltaic power generation through heat conduction effects”發表于《Nature communications》 上（點擊“閱讀原文”查看文章）。論文第一作者為中科院蘇州納米所博士后李連輝和碩士研究生馮思佳，通訊作者為張珽研究員，并得到了新加坡南洋理工劉政教授的支持。該工作得到了國家自然科學基金杰出青年基金、面上基金以及國家重點研發計劃等項目的支持。
圖1 熱傳導增強型柔性水伏發電機結構和機理示意圖
圖2 基于多孔d-Al2O3柔性水伏模塊的產電性能
圖3 基于i-TE離子明膠的柔性熱電模塊的組成及產電性能
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圖4?熱傳導增強型柔性水伏發電機性能驗證
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圖5 熱傳導增強型柔性水伏發電機用于可穿戴傳感器件能源供給
延伸閱讀：
《可穿戴技術及市場-2021版》
《可穿戴傳感器技術及市場-2020版》
《熱電能量收集及其它零排放熱能發電-2022版》
