【環保科技】濕氣發電布 維持30天效能
▲ 濕氣發電布配備了一乾一濕兩種不同屬性的區域。潮濕區塗有一種由海鹽和碳墨組成的吸濕性離子水凝膠，能從空氣吸收自身重量6倍以上的水份。（NUS）
最理想的清潔能源，莫過於隨時隨地都可獲取電力，而無處不在的空氣，也算是取之不盡的資源。有科學研究團隊利用空氣中的水份作為「燃料」，透過碳墨及海鹽等低成本材料，開發了一種能自動充電的「濕氣發電布」。
濕氣發電（Moisture-driven Electricity Generation，MEG）設備的潛力一直備受關注，僅利用空氣中的水份就能獲取能源，具有相當大的便利性，例如可不受區域限制持續充電等。
如該技術能夠廣泛應用，將能為許多常見的電子設備供電，包括健康監測器、電子皮膚傳感器，以及信息儲存設備等產品。
海鹽作材料 無毒可持續
傳統的MEG發電原理，是透過活性材料內的水份分布差異產生電力。不過，活性材料暴露在潮濕環境一段時間後，水份分布的差異會大幅下降；當水份分布變得平均、活性材料出現水飽和時，就會失去製電能力，所以MEG技術的最大挑戰在於如何改善其發電效能和持續發電性。
為克服時間導致水飽和的難題，新加坡國立大學（NUS）設計與工程學院（CDE）的研究團隊，開發了一種僅0.3毫米厚的濕氣發電布，具有「非對稱吸濕結構（Asymmetric Hygroscopic Structure，AHS）」，經測試後發現，即使在潮濕環境中放置30天，仍能維持出色的發電效能。
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濕氣發電布配備了一乾一濕兩種不同屬性的區域。潮濕區塗有一種由海鹽和碳墨組成的吸濕性離子水凝膠，能從空氣吸收自身重量6倍以上的水份。
項目負責人、新加坡國立大學材料科學與工程系助理教授陳瑞深表示，選擇海鹽作為吸水化合物，皆因海鹽無毒，而且能從海水化淡廠中獲得，屬於具可持續性的原材料。
濕氣發電布的另一個區域，則是沒有塗上水凝膠的乾燥區，作用是維持低含水量，確保水份只存在於潮濕區，以永久保持含水量的差異，產生過百小時的電力輸出。
電壓高於AA電池 成本低
濕氣發電布組裝完成後，潮濕區就會開始吸收空氣中的水份，海鹽離子也會被分離出來，並產生電力。帶正電荷的自由離子會被帶負電荷的碳納米粒子吸收，使濕氣發電布表面產生電場，成為儲存電力備用的效果。
陳瑞深強調，憑藉獨特的不對稱結構，濕氣發電布較傳統MEG具有更佳的電氣性能。實驗結果證明，即使經過30天後，潮濕區已達到飽和的吸濕程度，但乾燥區仍能維持應有的含水量，因此也能維持原有的電力輸出效能。
他又指出，濕氣發電布的電壓高達1.96伏特，比市面上現有的AA電池的大約1.5伏特更高，而且原材料也容易取得，每平方公尺的製造成本只需0.15美元（約1.2港元），成本比AA電池更低，適合大規模商業生產。
至於充電及使用時長方面，只要將濕氣發電布暴露在空氣約兩小時，即可完成充電；如果加上陽光的照射，則半小時就可完成充電。當充電完成後，一塊1.5厘米乘2厘米的發電布，足以持續發電超過150個小時。
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記者：陳卓賢
