幾百年來由于人們使用化石燃料作為工業(yè)化、交通、發(fā)電和供暖的主要能源，全球氣候變化和空氣污染問題日益突出，因此人們迫切地需要用清潔的可再生能源來替代化石燃料。太陽能是地球上最豐富的可再生能源之一，其中的一小部分已經(jīng)能夠通過光伏技術(shù)直接利用。絕大部分達到地球的太陽光熱能量儲存在地球的自然水循環(huán)和我們周圍的大氣中，比人類全球能耗高出成千近萬倍，但其中只有體量較大的徑流蘊含的機械能能夠被水力發(fā)電收集。水循環(huán)中的其他自然過程如降雨、水蒸發(fā)和濕熱大氣等蘊含的能量，由于缺乏適當?shù)目茖W方法和技術(shù)一直沒有得到充分利用。近十年來，新興的基于固液界面處力電耦合的水伏效應實現(xiàn)了從幾乎所有與水相關(guān)的動態(tài)過程中獲取電能，包括降雨、波浪、流動、蒸發(fā)和濕氣。普遍存在的水蒸發(fā)和環(huán)境濕度以及豐富的流動水，使得水伏技術(shù)幾乎可以在全年任何天氣條件下無處不在地提供電力，可以緩解間歇性工作的太陽能和風力發(fā)電廠面臨的電力儲存需求。從自然水循環(huán)中提取水伏能量的過程不會產(chǎn)生碳排放，并具有負熱排放的獨特優(yōu)點，因此水伏技術(shù)是一種有前途的綠色能源技術(shù)，為解決能源危機、氣候變暖和環(huán)境污染問題開辟了一條富有前景的新途徑。
近日，南京航空航天大學郭萬林教授團隊綜述了從水運動、蒸發(fā)和環(huán)境濕氣吸附過程中收集能量的水伏效應和水伏技術(shù)的最新進展，討論了器件結(jié)構(gòu)、不同固液界面上力電耦合介導的能量轉(zhuǎn)換機理、材料選擇和功能化等問題，總結(jié)了進一步優(yōu)化和發(fā)展水伏技術(shù)的策略，展望了水伏效應和技術(shù)在未來發(fā)展中的機遇以及進一步提高輸出性能以實際應用面臨的挑戰(zhàn)。
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