据一些研究人员称，使地球沐浴在温暖中的太阳能，其一半的能量进入了一个单一的过程：蒸发了覆盖我们这颗脆弱的“蓝色大理石球”约 71% 的水。 我们能够利用它吗？是的，一家来自澳大利亚的公司“战略元素（Strategic Elements）” 就想要回收这些能源。目前，它正在与新南威尔士大学和 CSIRO 合作开发一种灵活的自充电电池技术，该技术有可能使电池从空气中的湿度中自动充电，潜在地消除了手动充电或有线供电的需要。
该公司今天在澳大利亚证券交易所的股价上涨了40%以上，此前该公司宣布了这种自充电技术的“阶跃变化”，将其充电能力从毫安时提高到安培时。“战略元素（Strategic Elements）”公司将这种技术称为“能源墨水（Energy Ink）”，并表示它是不易燃的，由安全、绿色和可持续的材料制成，可以打印在柔性塑料上。
这项技术瞄准了物联网设备价值数十亿美元的全球电池市场。目前，这家公司针对的是一个更为直接市场：电池供电的健身可穿戴设备。大家都知道，人体在一天中会散失大量水分，尤其是在锻炼时。该公司表示，这种以湿度驱动的技术已经产生了足够的电力，来运行“100亿美元的电子皮肤贴片市场中的大多数现有设备”，并预计将在今年第三季度启动并运行一个技术演示器，来证明它可以完成这项工作。
上图：施加到电池一侧的水分会导致 H 质子迁移到干侧，从而产生电荷分离。
那么，它是如何工作的？虽然“战略元素（Strategic Elements）”公司在其网站上没有详细地说明，只是说它使用了氧化石墨烯，而且正在与新南威尔士大学和CSIRO合作开发。但据了解，这项技术涉及了一项关于柔性、可印刷氧化石墨烯基湿气发电机（MEG）的最新研究。该研究主要由新南威尔士大学材料科学与工程学院的一个团队和一位高级研究科学家撰写的，上个月发表在同行评议的杂志《纳米能源》上。其中一位作者是朱德伟（音译）博士，该公司也曾提到，朱博士是与之合作的团队的负责人。因此，虽然这并不一定是战略元素公司正在努力商业化的确切技术，但它似乎很可能是相关的。
这项研究中的 MEG 单元原型，已经被证明能够可靠地为计算器和小型传感器供电。根据这项研究，一对电极：在这种情况下是银浆和 FTO 玻璃，它们附着在氧化石墨烯的亲水“功能层”上。该层中官能团中的质子在干燥时被固定。当设备两侧之间存在明显的湿度梯度差时，一侧开始从空气中吸收水分子，在此过程中将它们电离，这开始导致 COOH（羧酸）等官能团解离，从而释放带正电荷的氢离子或氢离子。
其中的关键得益于特殊的物理化学性质，基于石墨烯的材料能够从外部因素（如水分和热量）中获取能量。氧化石墨烯是由石墨氧化而成的，价格便宜，容易获得。
在亲水“功能层”湿润的一侧，氢的浓度会比干燥的一侧高，所以氢会向干燥的一侧迁移，产生电荷分离，并在电极上产生电压。如果，潮湿一侧的水分被去除，氢就会向那个方向迁移，并与官能团重新结合。整个过程是由水分梯度的存在触发的，而如果不存在水分梯度，则相反。
上图：所有这些湿气发电机 (MEG) 都需要一个湿度梯度来开始发电。
通过使用盐酸处理氧化石墨烯，该团队成功地在每平方厘米的表面上产生了最大 0.85 V 和 92.8 μA 的电流，这是 MEG 设备“迄今为止报告的最高值之一”。研究团队将这些单元串联或并联组装后，它们的输出不会有任何损失，从而使 MEG 能够为小型设备供电。为了证明其灵活性，研究人员在一块碳布上制造了一个电池，然后在一秒钟内将其从 0 度弯曲到 120 度，并重复该过程 2000 次。在该过程结束时，MEG 仍产生其开始时最大电压的 93%。
所以，虽然我们不知道朱博士的这项研究与“能源墨水（Energy Ink）”产品有多接近，但该公司的承诺似乎完全在可能的范围内，根据这款设备与人类皮肤和咸汗水的结合情况，一系列由水分驱动的可穿戴电子产品可能会在未来几年开始涌现。Strategic Elements 表示，其安培时级别的湿气电池组的尺寸约为 36 平方厘米（约 6 平方英寸）。它将尝试在几个月内制造一个 100 平方厘米（15.5 平方英寸）的测试单元，并表示新南威尔士大学有一台能够生产 3 平方米（32.3 平方英尺）阵列的打印机。
一位不愿透露姓名的公司代表在澳大利亚证券交易所的一份监管公告中表示：“就在不久前，许多人还说，不可能从湿气中生产任何可用能源。对于我们来说，现在现实地只依靠空气中的湿度来产生安培时级别的电能，就是一个巨大的成就。我们的技术不依赖稀有材料，没有安全风险，此外，还可以为电子产品提供灵活性。”
上图：用于为袖珍计算器供电的实验室测试电池。
“电子皮肤贴片有一个明显的近期目标市场，但我们也很兴奋，因为我们显然处于测试这项技术的基本上限的早期阶段。目前的成功证明了公司、朱德伟教授和新南威尔士大学的团队之间建立了牢固的关系，这是多年来合作开发电子墨水的结果。”
当前，技术进步和各种物联网设备的采用，如可穿戴设备、智能电表、各种传感器和家庭自动化产品，是推动电池市场增长的关键原因。全球物联网电池市场规模已经很大，2019年为87亿美元，预计到2025年将增长到159亿美元。物联网和医疗设备对薄型和柔性电池的需求日益增长，加上微型电池的固有优势，为该技术提供了巨大的机遇。
这确实是一个很有趣的东西！
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