近日，在上海理工大学能动学院张华教授指导下，制冷创新团队青年骨干教师王佳韵副教授联合加州大学洛杉矶分校贺曦敏教授团队和上海交通大学王如竹教授团队，提出了一种基于PAM-rGO-LiCl三元复合水凝胶的高性能湿气发电器件。该研究成果以“高效的湿度发电机”(High-Power Hydrogel-based Moisture-electric Generators)为题发表于能源类顶刊《能源环境》（Energy & Environmental Science）（IF=30.4）上，并入选了EES期刊前10%热点论文，取得了突破性的成绩。上海理工大学能动学院博士生应汶峻、硕士毕业生黄周俊和加州大学洛杉矶分校博士生刘子虓为论文共同一作，上海理工大学为第一完成单位，能动学院张杰老师为联合作者。
随着物联网与可穿戴健康监测的爆发式增长，传统电池“硬-重-危”的短板日益凸显，环境微能量收集成为关键。湿气（≈100 g m⁻³，无处不在）因化学势梯度蕴含可观吉布斯自由能，被视为“被遗忘的可再生能源”。然而，当前湿气发电领域仍面临关键瓶颈：由于对其发电机理的认知不够全面，且缺乏可靠的器件设计理论支撑，开发兼具高功率输出与长期运行稳定性的装置仍是一大挑战。研究团队提出了一种基于PGL水凝胶的湿度发电机，通过实验和分子模拟验证了其高效的工作机制，以准确预测PMEG的性能并指导其优化设计。该器件在30 °C、80 %RH条件下实现0.6 V开路电压与0.58 mA cm⁻²短路电流，单单元输出功率即可媲美以往数百单元并联水平。多物理场耦合模型首次将“化学-传质-电场”统一，实现性能预测与材料反向设计，为自供能柔性电子提供了一条可扩展、低成本、高功率的湿电技术路线。
图1 高电流密度的PGL水凝胶设计原则
图2 PMEG的集成与应用
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https://doi.org/10.1039/D5EE04512F
