面對全球之氣候變遷,以及全球提倡「2050淨零碳排」的趨勢,綠色永續清淨能
源的開發迫在眉睫。本團隊所開發之全紙基環境吸濕產電電池,整體設計概念啟
發自大樹運作之水循環系統,我們藉此開發出這種新型態「自運作」電動能源產
生裝置,其係利用親水紙纖維基材、具豐富官能基之二維導電材料、及具儲水能
力的先進材料-有機金屬框架(MOF)組成,係利用儲水型有機金屬框架於薄膜一端
自運作吸收空氣中的濕氣,並通過毛細壓力與蒸發現象驅動溶液中水分子及離子
移動,進而產生電動力效應(Electrokinetic effect),從而實現穩定、高效且長效
輸出直流電壓、電流之清淨能源。進一步說明,此所研發之多層薄膜材料具有極
佳之親水性、導電性與大氣吸濕能力,整體薄膜亦具有高度可撓性,可確保在不
同彎曲摺疊角度下,薄膜發電效能不變。而在發電過程中,僅需將薄膜置放於環
境濕度空氣環境中,即可瞬間產生高效且長效之電力,舉例而言,在環境溫度與
濕度條件(25±2 °C、RH 60±5%)下,單片約0.05克之發電薄膜可實現高電壓(>
0.55 V)、高電流(53 μA)、且超長效時間輸出(> 12天)之驚人表現,且此系統於
各種角度摺疊狀態下,皆不會降低相關輸出效能,深具未來科技之發展潛力,總
結而言,單片全紙基環境吸濕產電電池之最高輸出能量密度為約 10 μW /cm2。
為驗證發電應用之可行性,我們僅串聯四片薄膜即可驅動商用計算機;串聯八片
可驅動LED燈;並連兩組串聯八片之薄膜即可驅動手錶。這項研究創新發明可謂
新世代永續能源之嶄新未來「黑科技」,將會對「臺灣2050淨零排放路徑」做出
貢獻。