［本站讯］近日，山东大学低空科学与工程学院全尺度热管理与能源综合利用中心教授郭春生与澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT）埃米材料与纳米制造中心贾宝华院士合作，在基于湿气发电技术的自持能源收集方面取得重要突破。研究成果以“Self-Sustained Moisture Energy Harvesting Using Carbon Black–Cellulose Galvanic Paper”为题，发表于国际微纳能源领域期刊Small（JCR：Q1，IF=12.1）。山东大学硕士研究生苑野、博士研究生马军为共同第一作者，郭春生教授、低空科学与工程学院林瀚，贾宝华院士为共同通讯作者。
随着全球能源需求的持续增长和移动设备用电需求的迅猛增加，开发便携、灵活、低成本的绿色能源技术成为研究热点。湿气发电技术（MEG）因其能够从空气中无处不在的水分子中获取电能而备受关注。目前，主流的MEG器件主要分为两类：垂直梯度型（VGMEG）和水平梯度型（HGMEG）。VGMEG通过垂直堆叠吸湿层和蒸发层，实现了较高的电流密度，但其叠层结构阻碍了器件与环境的高效湿气交换，限制了其面积和体积功率密度的进一步提升。HGMEG将吸湿区与蒸发区水平排布，结构上更易于多层集成以提高输出功率，然而其较长的电极间电荷传输路径导致本征输出功率普遍偏低。
图1 原电池效应增强的湿气发电机的组成、应用及原理示意图
针对这一挑战，研究团队提出了一种基于碳黑-纤维素纸的原电池效应增强型湿气发电机（GEMEG）。该器件通过在纳米多孔纤维素纸上涂覆碳黑纳米颗粒，并构建人工水文循环和原电池效应，构建了一个兼具湿气吸附与电化学反应的复合发电系统。在40%~55%的相对湿度下，单个GEMEG器件可实现约0.99 V的稳定开路电压，体积功率密度达98.04 μW·cm-3。通过20个器件的并联堆叠，其面功率密度提升至10.74 μW·cm-2，较现有同类技术提升15.1%，克服了传统HGMEG输出功率低的瓶颈。
图2 高性能、可规模化的GEMEG及由其组成的户外电源模块
研究团队成功构建了一个由100个GEMEG单元组成的紧凑型户外电源模块（体积24 cm3），可直接驱动户外LED照明系统，并通过超级电容器为手机充电，展现出在野外、应急供电等场景下的应用潜力。
苑野，山东大学低空科学与工程学院2025级机械工程专业硕士研究生，在读期间，以第一作者身份在SCI期刊上发表学术论文1篇。
贾宝华院士和郭春生教授带领的全尺度热管理与能源综合利用中心聚焦国际上热学、光子学等学科交叉研究领域中的热点问题，在航天热控环路热管、薄膜热电材料、冷却辐射薄膜技术、海水淡化等方向取得了丰硕的研究成果。近年来，团队在eLight、Nano energy、Engineering、Small等国际顶级期刊发表多篇论文，并指导本科生科研团队在中国国际创新大赛、挑战杯系列竞赛、节能减排等重要科技竞赛中获奖百余项。本研究工作得到了山东省重点研发计划（科技示范工程）等科研项目的支持。山东省核科学与核能技术及综合利用重点实验室为该工作提供了重要技术支持。
