我院院長唐少春教授團隊研究工作被AEM選為封面文章

太陽能界面蒸發(fā)驅(qū)動的水伏發(fā)電技術，從海洋中收集水蒸氣的同時捕獲水分子汽化過程中流動勢能，從而實現(xiàn)海水水伏發(fā)電和淡水收集。然而，傳統(tǒng)太陽能蒸發(fā)器在界面加熱過程中產(chǎn)生熱擴散效應誘導水合離子、鹽離子向流動電勢相反的方向運動，這一沖突導致水伏發(fā)電器件的電勢顯著降低。特別是，水伏發(fā)電器件的集成和系統(tǒng)放大比較復雜，難以獲得滿足實際應用需求的高輸出電壓。

近日，我院院長唐少春教授團隊在海水高效發(fā)電和同步淡水收集一體化集成方面的研究成果，以“Achieving Ultrahigh Voltage over 100 V and Remarkable Freshwater Harvesting based on Thermodiffusion Enhanced Hydrovoltaic Generator”為題發(fā)表于國際知名能源材料類期刊Adv. Energy Mater. 2024, 14(24): 2400529。該工作發(fā)表后引起了廣泛關注，6月26日，該文章被Advanced Energy Materials編輯部選為14卷、24期的內(nèi)封面文章進行報道。 

如封面圖所示，團隊受自然界“荷葉蒸騰作用”啟發(fā)，通過仿生荷葉莖葉結構設計和分層設計，研制出一種具有特定“T”形水傳輸路徑的高性能水伏發(fā)電器件。通過橫向上安置電極在蒸發(fā)器的葉片兩端形成流動電勢場，誘導鹽離子和水合離子從蒸發(fā)器的中間向兩側(cè)橫向擴散；同時，在頂層的蒸發(fā)界面設計了由中間向兩側(cè)遞減的梯度疏水涂層。因此，這種結構設計同時形成了橫向水流驅(qū)動的離子擴散（由中間向兩側(cè)遞減的溫度梯度場）和橫向熱擴散效應驅(qū)動的離子擴散，由于兩種離子擴散方向相同，該器件表現(xiàn)出優(yōu)異的水傳輸、光熱轉(zhuǎn)換和電輸出能力。

該研究打破了流動電勢向上和熱擴散效應向下的矛盾，實現(xiàn)了海水高效持續(xù)水伏發(fā)電和淡水同步收集，針對海水光熱蒸發(fā)達到了破紀錄的105 V超高輸出電壓和同時高達2.0 L m^-2 h^-1的淡水收集率。