近日，材料学院许凤教授团队在纤维素气凝胶领域取得新进展，在《Advanced Functional Materials》（中科院一区，影响因子18.5）以“Ambient-Dried Nanocellulose Composite Aerogels for Enhanced Hydrovoltaic Electricity Generation”为题发表论文。
传统的水力发电技术是将水能通过机械能间接转化为电能，近年来新兴的水伏发电技术可以从无处不在的水蒸发过程中直接获取电能。利用可再生多孔气凝胶开发水伏发电机可以促进其可持续性和发电性能，为绿色能源开辟广阔的前景。然而，气凝胶的传统制备方法（如冷冻干燥和超临界干燥）具有成本高、耗时、依赖特定设备等缺点，而且得到的气凝胶往往具有较差的湿强度。在常压条件下制备气凝胶，需要表面/结构工程来强化气凝胶结构，提高湿态稳定性的同时确保材料的完整性，以承受溶剂（水）蒸发产生的毛细力，从而克服干燥和工作过程中的结构坍塌问题。
许凤教授团队提出了一种纳米纤维素/碳纳米管复合气凝胶的常压制备新技术，并构建了高效水伏发电机。通过原料改性及结构设计，不仅能够在常压干燥和水伏发电过程中稳定复合气凝胶的多孔网络结构，还能通过增强气凝胶与水分子的相互作用来增强水伏发电性能。
制备出的复合气凝胶可在水中长期工作，输出电压和功率密度分别高达 697 mV， 0.57 μW cm-2，并且在盐水中显示出更高的输出电压（850 mV）和功率密度（3.82 μWcm-2）。此外，大规模集成的气凝胶发电单元可以提供定制的电力输出，为各种电子设备供电，并通过人机交互有效地检测水泄漏。这项研究为纳米纤维素复合多孔材料应用于水伏发电提供了一种可靠、高效的策略，并为自供电水传感的发展提供了有力帮助。
材料学院博士研究生曹梦遥为该论文第一作者，陈胜副教授和许凤教授为共同通讯作者，北京林业大学为第一署名单位。
该研究得到了国家自然科学基金（22378023、22108014、U22A20422）、中国天山创新团队计划项目（2023D14020）、北京林业大学5·5工程研究与创新团队项目（BLRC2023B01）等项目的资助与支持。
