MXene基高功率混合湿气发电机在纺织品集成中的突破与应用

《Energy & Environmental Science》：An MXene-based high-power hybrid moisture electric generator for textile integration

　　本研究针对湿气发电机(MEG)存在的功率密度低和难以直接集成到可穿戴系统两大瓶颈问题，来自国内的研究人员通过开发一种平面MXene混合湿气发电机(hMEG)，实现了3.47 mW cm?3的高功率密度（90%RH, 25°C），阻抗降至1 kΩ，并首次通过丝网印刷技术成功集成到织物中，为可穿戴设备在低湿度环境下提供了创新性电源解决方案。

　　

湿气发电机(Moisture Electric Generators, MEGs)作为一种通过吸收环境湿气来发电的技术，已成为下一代可穿戴设备绿色供电的 promising solution。然而，其实际应用受到两大瓶颈限制：材料本身的离子浓度和离子传输能力所导致的低功率密度，以及缺乏直接集成到织物等可穿戴系统的解决方案。

在这项工作中，研究人员展示了一种具有高功率密度的平面MXene混合湿气发电机(hybrid MEG, hMEG)，并首次成功集成到布料中，为低湿度环境下的可穿戴设备供电。该hMEG在25°C、90%相对湿度(Relative Humidity, RH)条件下实现了3.47 mW cm^?3的高功率密度，比已报道的最佳MEG性能高出2.2倍。通过采用高导电性MXene作为粘结剂并引入两种添加剂，hMEG的阻抗降至1 kΩ，显著改善了电路阻抗匹配问题，使其能够驱动更多种类的负载。

通过丝网印刷技术将hMEG阵列集成到织物上后，研究团队在环境条件下成功为LED灯带、计算器、助听器以及带有蓝牙功能的电源管理系统等多种设备供电。这项工作为制备高性能MEG提供了创新策略，特别是在多样化的操作条件和无电池场景下，为可穿戴设备开发 robust 且可持续的电源解决方案铺平了道路。