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近年人工智能和智能設備越趨普及，市場對穩定電力的需求激增，雖然太陽能、風能等可再生能源表現出色，但其運作始終受環境條件限制。香港大學（港大）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的「濕氣驅動發電機」，只需利用空氣中的水分就能產生電力，為環保發電帶來嶄新選項。

現時的濕氣發電技術透過特殊凝膠中的帶電粒子（離子）流動來產生電力，但現有設備存在明顯局限：持續供電時間短（少於16小時）、內部電阻過高，且僅能於高濕度環境中有效運作。

申教授團隊研發的「濕氣驅動發電機」，可克服上述障礙。團隊以「鹽濃度梯度陽離子水凝膠」為核心，確保裝置即使在相對濕度較低的情況下，也能降低能量損失，並提高輸出功率。

團隊所開發的鹽濃度梯度陽離子水凝膠，是由陽離子聚合物、增塑劑和鹽的凝膠化反應合成的。兩步驟加熱過程，在凝膠化過程中誘導鹽的分離與流動，從而在水凝膠內部形成濃度梯度。根據2023年全球相對濕度圖，工程梯度在各種相對濕度條件下，發揮關鍵作用（於相對濕度RH 80% 時可達 42.1 mW·m⁻²；即使 RH 30% 時亦有 13.8 mW·m⁻²），可覆蓋地球 97% 的面積，從而實現出色的電力性能。

此外，水凝膠內部豐富的自由離子形成了導電通路，將內部電阻降至 2 kΩ – 4 kΩ，與典型的商用電子產品的水平相同（約 1 kΩ），這意味著無需額外變壓器或電阻器，即可直接為小型電子設備供電。測試也顯示，裝置的開路電壓效率在50%濕度環境中可連續50天維持穩定電壓，並成功在潮濕環境下操作智能窗等需要高工作電壓（約 40 V）的電子設備。

論文第一作者 Eunjong Kim 表示：「我們相信，這項創新將大幅提升永續自供電能系統，在現實環境中的可行性。」

申教授補充：「可持續的自供電能，消除了供電系統外部功率級這個笨重的組件。我們的濕氣驅動發電機開創了新的實用途徑，可以縮小設備尺寸，同時涵蓋室內感測器，為可穿戴設備和建築智能系統提供新的供電方案。」

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)」。

論文連結：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202419710

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