近日，南京航空航天大学前沿院郭万林院士团队利用乙醇溶剂研究碳纳米材料中的蒸发发电效应，并发现乙醇在碳纳米材料表面蒸发时，可以产生持续的伏级电压，这种电压仅产生于毛细液膜前端毫米级的半润湿区域，而蒸发引起的流动势几乎可以忽略不计。2022年3月1日，该研究以“Evaporating Potential”为题发表在Cell Press细胞出版社期刊Joule上。

蒸发是分子由液态转化为气态并自发从环境中吸收热量的过程，利用蒸发将环境中低品质的热能转化为电能，是一种新型的负热排放发电方式。蒸发发电现象已经在各种纳米结构材料中得到了广泛的验证，但背后的机制并不清楚，往往笼统地归结为传统的流动势，即溶液在压力梯度下流过狭缝时离子流所产生的电势。由于蒸发总能诱导液体在纳米结构材料内部流动，因此难以辨别流动势以外的效应。

南京航空航天大学郭万林团队首次发现在没有显著流动势的情况下蒸发能产生伏级电压和显著电流。进一步的实验和第一原理计算表明，这种蒸发电势来源于极性的乙醇分子从碳纳米材料中三相界面处蒸发逃逸直接驱动的材料内部电荷运动。除乙醇外，其他的极性溶剂也能产生类似的电势。这种由极性分子在材料表面蒸发直接产生的电势，被称为蒸发势。蒸发势的发现为发展利用自然蒸发进行能量转换的水伏能源技术提供了新思路。

相比于其他发电方式，蒸发发电利用了自然界中普遍存在的蒸发，吸收环境中的热能转化为有用的电能，而无需额外的机械功输入，是一种负热排放的绿色新能源途径。蒸发势的发现有利于进一步提高蒸发器件功率密度，在海洋湖泊等水域大面积铺设蒸发器件用于发电，为缓解能源危机、实现碳中和提供了新的思路与途径。郭万林院士为通讯作者、我院李基东老师和沈纯老师为共同作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.02.002