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path|一種能“自動(dòng)充電”的電池，可以利用空氣中的水分和濕氣發(fā)電

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據(jù)一些研究人員稱(chēng) ， 使地球沐浴在溫暖中的太陽(yáng)能 ， 其一半的能量進(jìn)入了一個(gè)單一的過(guò)程：蒸發(fā)了覆蓋我們這顆脆弱的“藍(lán)色大理石球”約 71% 的水 。我們能夠利用它嗎？是的 ， 一家來(lái)自澳大利亞的公司“戰(zhàn)略元素（Strategic Elements）” 就想要回收這些能源 。 目前 ， 它正在與新南威爾士大學(xué)和 CSIRO 合作開(kāi)發(fā)一種靈活的自充電電池技術(shù) ， 該技術(shù)有可能使電池從空氣中的濕度中自動(dòng)充電 ， 潛在地消除了手動(dòng)充電或有線供電的需要 。
該公司今天在澳大利亞證券交易所的股價(jià)上漲了40%以上 ， 此前該公司宣布了這種自充電技術(shù)的“階躍變化” ， 將其充電能力從毫安時(shí)提高到安培時(shí) 。 “戰(zhàn)略元素（Strategic Elements）”公司將這種技術(shù)稱(chēng)為“能源墨水（Energy Ink）” ， 并表示它是不易燃的 ， 由安全、綠色和可持續(xù)的材料制成 ， 可以打印在柔性塑料上 。
這項(xiàng)技術(shù)瞄準(zhǔn)了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備價(jià)值數(shù)十億美元的全球電池市場(chǎng) 。 目前 ， 這家公司針對(duì)的是一個(gè)更為直接市場(chǎng)：電池供電的健身可穿戴設(shè)備 。 大家都知道 ， 人體在一天中會(huì)散失大量水分 ， 尤其是在鍛煉時(shí) 。 該公司表示 ， 這種以濕度驅(qū)動(dòng)的技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了足夠的電力 ， 來(lái)運(yùn)行“100億美元的電子皮膚貼片市場(chǎng)中的大多數(shù)現(xiàn)有設(shè)備” ， 并預(yù)計(jì)將在今年第三季度啟動(dòng)并運(yùn)行一個(gè)技術(shù)演示器 ， 來(lái)證明它可以完成這項(xiàng)工作 。

上圖：施加到電池一側(cè)的水分會(huì)導(dǎo)致 H+ 質(zhì)子遷移到干側(cè) ， 從而產(chǎn)生電荷分離 。
那么 ， 它是如何工作的？雖然“戰(zhàn)略元素（Strategic Elements）”公司在其網(wǎng)站上沒(méi)有詳細(xì)地說(shuō)明 ， 只是說(shuō)它使用了氧化石墨烯 ， 而且正在與新南威爾士大學(xué)和CSIRO合作開(kāi)發(fā) 。 但據(jù)了解 ， 這項(xiàng)技術(shù)涉及了一項(xiàng)關(guān)于柔性、可印刷氧化石墨烯基濕氣發(fā)電機(jī)（MEG）的最新研究 。 該研究主要由新南威爾士大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)和一位高級(jí)研究科學(xué)家撰寫(xiě)的 ， 上個(gè)月發(fā)表在同行評(píng)議的雜志《納米能源》上 。 其中一位作者是朱德偉（音譯）博士 ， 該公司也曾提到 ， 朱博士是與之合作的團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人 。 因此 ， 雖然這并不一定是戰(zhàn)略元素公司正在努力商業(yè)化的確切技術(shù) ， 但它似乎很可能是相關(guān)的 。
這項(xiàng)研究中的 MEG 單元原型 ， 已經(jīng)被證明能夠可靠地為計(jì)算器和小型傳感器供電 。 根據(jù)這項(xiàng)研究 ， 一對(duì)電極：在這種情況下是銀漿和 FTO 玻璃 ， 它們附著在氧化石墨烯的親水“功能層”上 。 該層中官能團(tuán)中的質(zhì)子在干燥時(shí)被固定 。 當(dāng)設(shè)備兩側(cè)之間存在明顯的濕度梯度差時(shí) ， 一側(cè)開(kāi)始從空氣中吸收水分子 ， 在此過(guò)程中將它們電離 ， 這開(kāi)始導(dǎo)致 COOH（羧酸）等官能團(tuán)解離 ， 從而釋放帶正電荷的氫離子或氫離子 。
其中的關(guān)鍵得益于特殊的物理化學(xué)性質(zhì) ， 基于石墨烯的材料能夠從外部因素（如水分和熱量）中獲取能量 。 氧化石墨烯是由石墨氧化而成的 ， 價(jià)格便宜 ， 容易獲得 。
在親水“功能層”濕潤(rùn)的一側(cè) ， 氫的濃度會(huì)比干燥的一側(cè)高 ， 所以氫會(huì)向干燥的一側(cè)遷移 ， 產(chǎn)生電荷分離 ， 并在電極上產(chǎn)生電壓 。 如果 ， 潮濕一側(cè)的水分被去除 ， 氫就會(huì)向那個(gè)方向遷移 ， 并與官能團(tuán)重新結(jié)合 。 整個(gè)過(guò)程是由水分梯度的存在觸發(fā)的 ， 而如果不存在水分梯度 ， 則相反 。

上圖：所有這些濕氣發(fā)電機(jī) (MEG) 都需要一個(gè)濕度梯度來(lái)開(kāi)始發(fā)電 。

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