港大機械工程團隊研發高效濕氣驅動發電機 濕氣變電力 為環保發電帶來嶄新選擇

香港文匯報訊（記者 莫楠）隨著人工智能（AI）在各產業的深入應用，市場對穩定電力的需求激增。儘管太陽能、風能等可再生能源表現出色，其運作仍受環境條件限制。香港大學工程學院機械工程系申東明教授領導的團隊，成功研發新型「濕氣驅動發電機」，突破現有技術依賴特殊凝膠中帶電粒子（離子）流動產生電力，但存在供電時間短（少於16小時）、內部電阻過高，且僅適用於高濕度環境等局限，只需利用空氣中的水分即可發電，為環保發電帶來嶄新選擇。

團隊以「鹽濃度梯度陽離子水凝膠」為核心材料，確保裝置即使在相對濕度較低的環境中，也能降低能量損耗並提高輸出功率。該水凝膠由陽離子聚合物、增塑劑和鹽類經凝膠化反應合成，透過兩步驟加熱過程，在凝膠化中誘導鹽分分離與流動，從而形成內部濃度梯度。根據2023年全球相對濕度圖，此梯度設計在各種濕度條件下均發揮關鍵作用：在相對濕度80%時輸出功率可達42.1 mW·m⁻²，即使在30%的乾燥環境中仍能維持13.8 mW·m⁻²，可覆蓋地球97%的地區，實現卓越的發電性能。

此外，水凝膠內部豐富的自由離子形成導電通路，將內部電阻降至2 kΩ至4 kΩ，與典型商用電子產品水平相當（約1 kΩ），意味著無需外加變壓器或電阻器，即可直接為小型電子設備供電。測試結果顯示，該裝置在50%濕度環境中，開路電壓可連續50天保持穩定，並成功於潮濕環境下驅動如智能窗等高工作電壓（約40 V）電子設備。

論文第一作者Eunjong Kim相信，此成果將大幅提升永續自供電系統在現實環境中的可行性。

申東明補充指出，可持續的自供電能技術消除了供電系統中笨重的外部功率組件。團隊研發的濕氣驅動發電機開創了實用新途徑，既能縮小設備尺寸，也可應用於室內感測器，為可穿戴設備與建築智能系統提供新型供電方案。

研究成果已發表在國際知名期刊《Advanced Functional Materials》，論文題為「鹽濃度梯度陽離子水凝膠實現乾燥環境長效濕氣發電 (Long-lasting moisture energy scavenging in dry ambient air empowered by a salt concentration-gradient cationic hydrogel)」。