自1859年以来，人们已经观察到离子在狭窄通道中沿压力驱动水流运动，这被称为下游离子传输，以诱导流动电位，并使各种水力发电装置的产生成为可能。近日，清华大学丘陵、郭万林、南京航空航天大学殷俊、仇虎报道了由二维纳米通道中上游质子扩散产生的电能。
本文要点：
1) 作者发现，在MXene/聚乙烯醇薄膜的二维纳米通道中，与水流相反的质子运动被称为上游质子扩散，其也可以用来发电。渗透到通道中的水导致质子从通道表面上的官能团解离，导致通道内质子浓度高，从而驱动上游质子扩散。
2) 结合通道中的缓慢水扩散，5µl的小水滴可以产生~400 mV的电压超过330分钟。得益于薄膜的超薄和柔性，作者构建了一种可穿戴设备，其可用于从人体皮肤汗液中收集能量。
Heyi Xia et.al Electricity generated by upstream proton diffusion in two-dimensional nanochannels Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01691-5
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01691-5
