明膠加食鹽就能發電！英國研究團隊開發濕氣發電機，可望為無人機感測器供電

從空氣濕氣中汲取能量的新型發電機

來自倫敦瑪麗王后大學（Queen Mary University of London）、華威大學（University of Warwick）、倫敦帝國學院（Imperial College London）及義大利 Universitas Mercatorum 的研究團隊，成功開發出一款穩定且可生物降解的「濕氣發電機」（Moisture-Electric Generator, MEG）。這款裝置僅由明膠、食鹽和活性碳三種常見材料製成。

研究人員在發表的論文中指出：「穿戴式、農業及環境感測器越來越需要能在潮濕環境中運作、且無需頻繁更換電池的電源，尤其是貼附於皮膚的貼片式感測器及難以回收的遠端節點。」

他們進一步說明：「濕氣發電機（MEGs）能將環境與生理濕氣轉換為電能，但許多現有系統仰賴難以分解的聚合物或複雜結構，不利於大規模且對環境負責任的部署。」

單一單元可持續發電逾30天

根據發表在《Nano Energy》期刊上的研究，單一 MEG 單元透過吸收環境濕氣，可持續輸出約 1 伏特 電壓，且維持時間超過 30 天。

研究團隊將多個單元串聯後，成功將輸出效能提升至 90 伏特、5.08 毫安培，足以點亮一條 40 顆 LED 燈的燈串。

這項技術將大氣中的濕氣從電子設備的「劣勢」轉變為「功能性能源」。MEG 採用水基製程製造，使用廣泛可得的無毒材料，在全球電子廢棄物持續增加的背景下，提供了傳統電池的低環境衝擊替代方案。

離子移動驅動發電原理

該研究的通訊作者 Dimitrios Papageorgiou 博士表示：「我們的目標是重新思考電子材料的設計與製造方式。這項研究證明，高效能的能量裝置可以用低成本、環保的材料製成。明膠系統能產生有意義的電力輸出，凸顯了此方法的可擴展性。」

在技術原理方面，當明膠與食鹽的溶液乾燥時，會自行組織成三層結構。當暴露在空氣或人體皮膚的濕氣中，這種架構能使材料內部的離子產生移動，進而驅動電力輸出。

論文第一作者、倫敦瑪麗王后大學的 Ming Dong 博士指出：「產生高電壓通常需要複雜的製造過程或稀缺材料。這項研究證明，使用簡單且可永續的元件也能達到優異效能。」

兼具感測功能，可偵測呼吸與語音

除了能量收集功能外，這款材料還可作為與皮膚相容的感測器。由於其電力輸出會隨濕氣的微小變化而改變，系統能偵測與濕度變化相關的生理訊號。

研究團隊已證實該裝置可以：

• 即時監測呼吸模式
• 透過呼出濕氣的變化偵測語音
• 實現非接觸式的近距離感測

這些功能使系統能整合至穿戴式健康監測器及人機介面中，且完全不需要電池。

可在土壤中數週內完全降解

與依賴塑膠和重金屬的傳統電子產品不同，MEG 在使用後可安全降解。該裝置能在土壤中於數週內完成生物分解，或溶解於水中，研究人員可在不使用有害化學物質的情況下回收並重複利用其組成成分。這種設計支持「循環電子」概念，讓材料安全地回歸環境或進入回收循環。

Ming Dong 博士總結道：「透過結合明膠與食鹽，我們打造出一款以環境濕氣作為唯一能源的發電機。」

對無人機與遠端感測的潛在影響

這項技術對無人機產業具有潛在應用價值。無人機部署的遠端環境感測器、農業監測節點以及難以頻繁維護的基礎設施巡檢設備，長期以來面臨電池更換不便的問題。若 MEG 技術未來能進一步提升功率密度，將有望為這類低功耗的遠端感測裝置提供免維護的綠色電源解決方案。

原文來源： 查看原文