生物材料已被证明是水力发电的良好候选材料，但仅探索了来自特定细菌细胞的材料。在此，我们报告了一种基于来自牛奶β-乳球蛋白的蛋白质纳米纤维的湿式发电机 (PN-MEG) 。所开发的器件可产生高达 0.65 V 的开路电压和 2.9 µA 的短路电流。该器件可以产生38.88 μW·cm -2的最大功率密度，比之前报道的类似器件大一个数量级。该装置的卓越性能归功于显着的亲水性，蛋白质纳米纤丝的高电离和表面体积比。密度泛函理论 (DFT) 计算表明，羧基是蛋白质纳米纤维中结合水分子的有利活性位点。这项研究为常见的蛋白质纳米纤维提供了一个新的视角，并为利用生物材料开发高性能的水电设备铺平了道路。
图文简介
(a) PN-MEG 的制造。(b) 薄膜正面的 SEM 图像。(c) 合成蛋白质纳米纤丝薄膜横截面的 SEM 图像。(d) 蛋白质纳米纤维的 TEM 图像。(e) 纳米纤维的直径。(f) 覆盖在柔性 ITO 电极上的蛋白质纳米纤维膜。(g) 拆卸湿式电动装置的准备工作。
PN-MEG 的电气输出
(a) PN-MEG 在 15%（白色区域）和 90% RH（蓝色区域）下的 V oc记录。(b) PN-MEG 的 Voc 在 6%（灰色区域）和 90% RH（蓝色区域）下连续变化。(c) RH~45% 环境湿度，膜中水分子的运动。(d) 从 RH~45% 切换到 RH~90% 后，水分子在膜中的运动。(e) 从 RH~90% 切换到 RH~6% 后，水分子在膜中的运动。在正常情况下 (f)，膜是完全封闭的 (g)，在 RH~90% 下，Voc变化分别调整为 65%、35% 和 5%。
(a) 本工作中器件的功率密度与参考文献中的比较；(b) PN-MEG 的电压输出和电流输出分别对应于串联和并联连接的设备单元数量的增加。插图显示了并联和串联的电路图。(c) PN-MEG 作为实用电源的演示。
论文信息
论文题目：Moisture-enabled hydrovoltaic power generation with milk protein nanofibrils
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