近日，中国科学院海洋研究所在水滴能量捕获与腐蚀防护结合方面取得新进展，科研人员基于改性MXene/SiO₂的摩擦纳米发电机（TENG），收集各种形式水滴能量并作为独立电源为金属提供电化学阴极保护，相关研究成果在国际学术期刊Chemical Engineering Journal发表。  

　　水能开发一直是能源领域的重要研究方向之一。收集波浪、雨滴等各种水滴中的能量是一种绿色的能量利用手段，近年来取得了重要的研究进展。TENG是基于摩擦起电和静电感应的耦合技术，水本身是一种摩擦材料，当与聚合物介电材料表面接触摩擦时，可以使表面带电，形成固液TENG结构，具有环境适应性强、持久性强的优点。将其应用于阴极保护可以很好地解决传统阴极保护存在的环境依赖性、资源浪费等问题，为电化学腐蚀防护绿色化提供便利的能量来源。  

　　本研究面向分布式水滴能量收集，开发了具有可独立供能的摩擦纳米发电机阴极保护系统，以增强复合介电层对电荷的捕获和存储能力为切入点，开发了MXene/SiO₂@PDMS复合介电层材料。通过MXene搭配SiO₂改性聚二甲基硅氧烷，形成的聚合物具有高电负性和导电性，增强了复合介电层中电子的存储深度和表面电荷密度，输出性能得到了显著提升。在此基础上设计了固液TENG新型阴极保护系统，对金属材料进行阴极保护后腐蚀速度明显降低，金属材料受到了良好的保护，为固液TENG在电化学阴极保护领域的实际应用提供了有益的指导。  

固液TENG的摩擦起电机制和材料改性示意图  

固液TENG电化学腐蚀防护应用和效果评价

　　论文第一作者为中国科学院海洋研究所硕士研究生王明星，通讯作者为王秀通研究员。研究得到了国家重点研发计划、山东省重点研发计划、工信部高技术船舶科研项目等基金项目的支持。  

　　相关成果：  

　　Mingxing Wang, Xiutong Wang*, Youbo Nan, Hui Xu, Hui Zhou, Yanan Sun, Peijia Yi, Teng Yu. Droplet energy harvesting system based on MXene/SiO₂ modified triboelectric nanogenerators. Chemical Engineering Journal, 2023 (477): 146832. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.146832.