Technical Papers and Presentations

在可再生能源需求不断增长的背景下，本研究探索了一种新型的湿气发电（Moisture Electricity Generation, MEG）技术。这项技术利用地球上最丰富的资源——水，为环境友好型能源泛在获取开辟了新途径。然而，MEG器件内部的理化过程相当复杂，难以直观分析【2】。为了克服这一挑战，本研究采用了COMSOL Multiphysics®软件进行模拟仿真，以量化阐释这些复杂的动态理化过程。

集成仿真模型结合了多孔介质流、化学反应工程和电磁模块，通过耦合Richards方程、Nernst-Planck方程和Poisson方程，对MEG器件在供电状态下的物理行为进行了综合分析。仿真结果揭示了表面羟基官能团与水分子反应生成的氢离子(H+)在多孔介质中形成的浓度梯度，这一梯度是电力产生的驱动力。

通过仿真模型的调整官能团含量和孔隙率，MEG器件的性能得到了优化，实现了开路电压从0.51 V到0.78 V的提升。实验测试验证了仿真模型的有效性，仿真预测的最大开路电压0.84 V与实验测试范围(0.82 V~0.86 V)高度一致，证实了仿真模型的准确性和器件设计的可靠性。

本研究成功模拟了MEG器件的关键理化过程，尤其是离子浓度梯度对产生电压的影响，为MEG技术的设计和优化提供了重要的理论支持。研究结果展现了MEG技术在可再生能源领域的应用潜力，为未来的能源解决方案提供了新的方向。