全球能源短缺危机凸显了对可持续发电技术的迫切需求。水伏效应（Hydrovoltaic Effect）作为一种新兴的能量收集方式，能够从水流、波浪、蒸发等自然水循环过程中直接获取电能，近年来备受关注。然而，现有水伏材料输出功率密度普遍较低，且对发电机制的理解仍不完善，严重制约了其实际应用。本文，北京石油化工学院邢光建 副教授等在《RSC Applied Interfaces》期刊发表名为”Ti₃C₂Tₓ/Graphene Aerogels for High-Efficiency Hydrovoltaic Power Generation: Performance Optimization and Mechanism Elucidation”的论文，研究通过水热处理结合冷冻干燥工艺制备了具有三维多孔结构的Ti₃C₂Tₓ/石墨烯气凝胶（TGAs），系统研究了其水伏发电性能与内在机制。
TGAs凭借大比表面积、低密度和丰富表面官能团，展现出优异的水伏发电性能，最大输出功率密度达14.59 mW cm⁻³，优于多数已报道的水伏材料。研究团队系统评估了不同太阳光强度、电解质溶液类型以及Ti₃C₂Tₓ与石墨烯质量比对TGA性能的影响，并基于双电层Stern模型阐明了增强机制：阳离子吸附增加表面电荷密度与Ti₃C₂Tₓ导电框架的协同作用是性能提升的关键。值得注意的是，本研究创新性地引入了染料分子界面修饰机制：在含染料（刚果红CR）的CaCl₂溶液中，输出电压高于纯CaCl₂溶液，这归因于染料分子与电解质之间的协同效应。该工作为高效水伏材料的设计提供了新见解。
总而言之，本研究通过水热处理结合冷冻干燥工艺制备了具有三维多孔结构的Ti₃C₂Tₓ/石墨烯气凝胶（TGAs），实现了高效水伏发电，最大输出功率密度达14.59 mW cm⁻³。基于双电层Stern模型的机制研究表明，阳离子吸附增加表面电荷密度与Ti₃C₂Tₓ导电框架的协同作用是性能提升的关键。更重要的是，本研究创新性地引入了染料分子界面修饰机制，发现染料分子与电解质的协同效应可进一步提升输出电压。该工作从性能优化与机制阐明两方面为高效水伏材料的设计提供了新见解，在可持续能源收集领域具有广阔应用前景。
文献：https://doi.org/10.1039/D6LF00112B
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