近日，功能材料研究所硕士研究生在水伏发电领域取得一系列重要成果，其两项代表性研究再能源材料类国际知名学术期刊《Journal of Materials Chemistry A》与《Journal of Power Sources》发表。上述论文均以西安建筑科技大学为第一完成单位，任小虎副教授为通讯作者，材料科学与工程学院硕士研究生武顺利、许浩分别为第一作者。

水伏发电技术作为一种新兴的水能收集方式，能够将环境中广泛存在的水分转化为电能，具有环境友好、可持续和适用性广等优势。然而，现有湿气发电机普遍面临输出功率低、持续放电时间短、依赖复杂电路集成等关键瓶颈，限制了其实际应用。针对上述挑战，研究团队提出一种基于二维纳米流体通道结构设计与湿-干不对称调控的器件构筑策略，通过构筑具有层级结构的VM-CNF/CNT复合膜，并与吸湿性PVA-LiCl水凝胶耦合，实现了湿度梯度与离子浓度梯度的动态平衡与持续维持，从而驱动连续电流输出。

该湿气发电机在90%相对湿度条件下，可产生约0.60 V的开路电压与约19.6 µA cm⁻²的短路电流密度，并能持续向1 MΩ负载供电超过150小时，展现出优异的输出稳定性与环境适应性。通过简单串并联集成，由15个单元构成的模块可实现750 µA的稳定电流输出，128个单元串联更可产生高达54 V的电压，具备直接驱动商用电子器件（如计时器、LED等）的能力。该器件还具有良好的柔性、可穿戴特性与运动传感功能，在自供能传感与可穿戴电子领域展示出广泛应用潜力。该成果发表再国际期刊《Journal of Materials Chemistry A》。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ta/d5ta05704c

蒸发诱导发电机作为一种新兴的水伏发电技术，能够将水体蒸发过程中的相变能直接转化为电能，具有持续、绿色和广泛环境适应性等突出优势，在分布式微能源系统与自驱动传感领域展现出重要潜力。然而，现有技术普遍依赖于碳化、冷冻干燥等复杂工艺，面临制备流程繁琐、成本高昂以及器件稳定性不足等瓶颈，严重制约了其实际应用与大规模推广。

针对上述挑战，该团队创新性地提出一种“静电纺丝-静电喷涂”协同制造新策略，通过一步法连续制备了羧基化碳纳米管/聚丙烯腈复合纳米纤维膜，并成功构建了柔性蒸发诱导发电机。基于该复合纤维膜的发电机在室内环境下可产生约0.18 V的开路电压，并能够稳定输出超过30小时。在2 wt%的氯化钠溶液中，其短路电流峰值可达14.2 μA。通过简单的串并联集成，由多个发电单元构成的模块可实现电压与电流的线性叠加，例如，10个单元串联可产生约1.45 V的电压，成功为商用LED电子元件供电，并可为电容器进行高效储能。值得一提的是，该器件的单位材料成本仅约0.97元，展现出优异的成本优势与规模化应用潜力。该成果发表再国际期刊《Journal of Power Sources》。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775325027193