【文献分享】湿气发电机理相关文章

1.Emerging hydrovoltaic technology（Review）

  https://www.nature.com/articles/s41565-018-0228-6.pdf

  南京航空航天大学郭万林院士课题组，2018年发表在 Nature Nanotechnology上的一篇综述。这篇文章结合该课题组前期一部分碳材料水力发电（水在材料内的蒸发和流动）的工作，从水与材料的固-气界面的基本性质，到二者相互作用形成双电层并最终产生电流的过程，分析了由于水的流动、牵引、波动和蒸发（streaming, drawing, waving & evaporation）形成电势的原理。

 虽然文章主要分析的是碳材料的发电机制，但是对于理解纤维素材料的湿气发电机理具有一定的借鉴意义，特别是用双电层理论能够较好的理解湿气发电的实验结论。

2.Power generation from ambient humidity using protein nanowires（Nature）

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2010-9#Bib1

来自马萨诸塞大学安姆斯特分校的Jun Yao课题组，对Geobacter sulfurreducens细菌有多年的研究经验，最近，他们利用该细菌产生的蛋白质纳米线（材料带有大量羧基）制备了薄膜材料并进行了湿气发电应用，该湿气发电设备基于只有7 μm厚的蛋白质纳米线薄膜，可以在相对湿度40-60%的情况下，持续输出0.5V左右的电压。这一表现无论是在电压绝对值，还是发电的可持续性上，都是目前最强的生物质湿气发电材料。

文章最后针对于材料湿气发电的机理结合计算提出了一种离子的扩散模型分析的非常详细，推荐精读。

P.S.

Geobacter sulfurreducens是1987年发现的一种在土壤中存在的细菌。近年来，研究人员发现该细菌产生的纳米线可以作为电子受体，从而该材料引起了研究人员的兴趣，开始将其用于智能材料的开发。

关于GS的拓展阅读

G.s蛋白质纳米线用作超灵敏（10 to 106 ppb）的氨气传感器：

https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-020-2825-6

通过冷冻电镜解析3D G.s蛋白结构，打破了领域内30年来的普遍认知：

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(19)30291-0.pdf 

关于Geobacter的发展过程的书籍：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065291119300086

利用G.s做微生物燃料电池：https://aem.asm.org/content/69/3/1548

【Idea】通过查阅文献，发现目前的湿气发电材料难以实现对湿气的快速响应，且难以在较低湿度下工作，基于发电机理，材料往往需要在气态水分子凝聚后才能解离出离子产生电流。是否可以结合一些超吸水材料（之前看过一篇关于在沙漠中快速收集水分的纤维织物的文章）开发对湿气响应速度较快的低湿度下能够发电材料。