利用电离水分与亲水性材料的优先相互作用的独立式和薄膜型水分驱动能量发生器(MEGs)是一件有意义的事情，因为它们的可穿戴性和便携性不需要水容器。然而，大多数这种MEGs工作在有限的湿度条件下，这提供了很大的水分梯度。本文提出了一种高性能的MEGs，在各种环境中具有可持续的电力生产能力。该双层装置由表面带负电荷的亲水MXene (Ti₃C₂T_x)气凝胶和聚丙烯酰胺(PAM)离子水凝胶组成。第一线原理模拟预测了MXene气凝胶中盐和水提供的正电荷的优先选择，从而在20% ~ 95%的较宽相对湿度范围内产生较高的电力输出。此外，通过用具有优良保水性和结构稳定性的PAM有机水凝胶取代水凝胶，实现了在较宽的温度范围(-20 ~ 80℃)下持续15天以上的长期发电装置。MXene气凝胶MEG串联起来，为各种户外环境中的商用电子元件提供足够的电源。此外，MXene气凝胶MEG可以作为一种自驱动传感器来识别手指弯曲和面部表情。
 
图1 三维结构双分子层MAH-MEG。
  图2. 耐湿型MAH-MEG的发电性能。
  图3 MAH-MEG的工作机理。
  图4. MAO-MEG的可持续电力生产和供给。
  图5 影响MAO-MEGs发电性能的因素。
 
图6. MAO-MEG的扩展性和应用。
 
        相关科研成果由韩国首尔延世大学工学院Cheolmin Park等人于2023年发表在ACS Nano (https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10747)上。原文：Humidity-Tolerant Moisture-Driven Energy Generator with MXene Aerogel−Organohydrogel Bilayer。

转自《石墨烯研究》公众号