Graphical abstract

1. Introduction

전 세계적으로 급속한 산업화와 인구 증가로 인해 에너지 소비량이 꾸준히 증가하고 있으며, 이에 따라 지속 가능한 에너지원 확보가 중요한 연구 과제로 대두되고 있다[1-4]. 전통적인 화석 연료 기반의 에너지 공급 방식은 이산화탄소 및 초미세먼지와 같은 대기 오염 물질을 배출하여 환경 문제를 야기하며, 장기적으로 석유 및 천연가스의 고갈 문제도 심각하게 고려되어야 한다[5]. 이러한 한계를 극복하기 위해 태양광, 풍력, 수력 등 다양한 친환경 에너지원이 개발되고 있으나, 기존 재생에너지 기술은 설치 면적의 제약, 낮은 에너지 변환 효율, 자연환경 변화에 따른 불안정성 등의 문제를 안고 있다[6]. 특히, 태양광 발전은 하루 평균 3~4시간의 제한적인 일조량과 광전효과 기반의 구조적 한계로 인해 대규모 설비가 필요하며[7], 풍력 발전은 지리적 제한과 저주파 소음 발생으로 인해 활용이 제한적이다[8]. 이러한 한계를 극복하기 위한 차세대 에너지 하베스팅 기술이 요구되고 있다.

최근 환경 변화에 대한 적응성과 지속 가능한 에너지원 확보를 목표로, 주변 환경에서 에너지를 직접 수확하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 기술이 주목받고 있다. 대표적인 에너지 하베스팅 기술로는 압전 (Piezoelectric), 마찰전기(Triboelectric), 광전(Photovoltaic), 그리고 수분을 이용한 Hydrovoltaic 등이 연구되고 있다[9-14]. 특히, 수분 기반 발전 기술은 물이 전도성 물질과 상호작용하는 과정에서 전기를 발생시키는 원리를 이용하며, 지구의 70% 이상을 차지하는 풍부한 수자원을 활용할 수 있다는 점에서 차세대 에너지원으로 주목받고 있다[15].

수분 기반 발전기의 연구는 주로 물의 이동 방식과 전하 분포 변화에 따른 전력 생성 메커니즘을 규명하는 데 집중되고 있다. 현재까지 보고된 연구들은 물과 전도성 나노소재 간의 상호작용을 활용한 에너지 생성 메커니즘을 다음과 같이 분류할 수 있다. 첫 번째로, 모세관 효과을 기반으로 한 에너지 생성 방식은 나노 또는 마이크로 기공 내에서 물이 이동하면서 전위차가 형성되고, 이에 따라 전류가 발생하는 원리를 이용한다[16]. 두 번째로, 증발 유도(Evaporation-induced) 메커니즘에서는 물이 전도성 표면에서 증발하면서 전자 밀도 차이가 발생하고[17], 이로 인해 전하가 이동하며 전류가 형성된다[18, 19]. 마지막으로, 유사 스트리밍(Pseudo-streaming) 에서는 모세관 내부의 물 흐름과 함께 양이온 및 음이온이 이동하면서 전기장이 형성되고, 이로 인해 전하 이동이 일어나는 것으로 보고되고 있다[20-23].

기존 연구들에서는 다양한 나노소재(탄소 나노튜브, 그래핀 산화물, 셀룰로오스 유도체 등)[24-27]를 이용하여 발전 성능을 향상시키려는 시도가 이루어져 왔다. 예를 들어, Xue et al. 연구팀은 다공성 탄소 필름을 이용하여 1 V 이상의 유도 전압과 높은 전력 밀도를 갖는 발전기를 보고하였으며[18], Huang et al. 연구팀은 그래핀 산화물 복합체를 활용하여 0.6 V의 출력을 갖는 발전기를 개발하였다[28]. 또한, Hao et al. 연구팀은 종이 기반 발전기를 제작하여 0.25 V의 전압과 15 nA의 전류를 발생시킬 수 있음을 증명하였으며[29], Yoon et al. 연구팀은 산화아연(ZnO) 소재를 이용하여 약 0.4 V의 출력을 얻을 수 있음을 보고하였다[30]. 그러나 현재까지 보고된 연구들은 발전기의 내부 밀집도 변화가 에너지 하베스팅 성능에 미치는 영향에 대한 체계적인 분석이 부족한 실정이다. 특히, 셀룰로오스 아세테이트 파이버로 구성된 수분기반 발전기 내부 섬유 간 구조적 변화에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다.

본 연구에서는 에너지 하베스팅의 성능의 주요 변수인 모세관 효과와 증발 효과를 변화시켜 발전 성능을 최적화하고자 발전기 내 섬유 간격을 다르게 샘플을 제조하였다. 발전기에 압력을 고르게 가할 수 있도록 냉간등방압( Cold Isostatic Pressing, LOOMIS PRODUCTS COMPANY) 공정을 적용하였고, 이때 몰드내 장입하는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)의 양을 변화시켜 내부 섬유 간 밀도를 다르게 제조하였다. 연구 결과를 바탕으로 수분기반 발전기 소자를 제조할 때 내부 밀집도를 조절하여 성능을 최적화할 수 있는 기초 연구 결과를 제시하고자 한다.

2. Experimental Section

2.1. 카본 코팅 용액 제조 및 발전기 제작 방법

카본 코팅 용액은 카본블랙(Carbon Black, EC 600 JD, Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) 분말과 양이온성 계면활성제(Hexadecyltrimethylammonium bromide, CTAB, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)를 Deionized water (DI water)에 일정 비율로 첨가하여 제조하였다. 전도성 용액 제조를 위해 카본 블랙와 CTAB의 농도는 각각 0.375 wt. %와 1.5 wt. %로 설정하였으며, 혼합된 용액은 1시간 동안 초음파 처리하여 균일하게 분산되도록 하였다. 해당 조성은 선행 연구의 최적화된 비율을 적용하였고, 추가 검증을 위해 용액 제조 후 카본용액의 제타 전위 분석을 통해 분산도를 확인하였다.

본 연구에서 사용된 수분기반 발전기 제조 공정은 Fig. 1과 같고, 자세한 공정은 다음과 같다. 먼저, 셀룰로오스 아세테이트를 0.3, 0.4, 0.5 g 세 가지 조건으로 나누고, 우레탄 몰드(L: 30 mm, Ø: 7.5 mm)에 삽입하여 2000 bar의 압력으로 냉간등방압 공정을 통해 제조하였다. 이후, 압축 성형된 샘플을 카본 코팅용액에 딥 코팅 하여 제조하였다. 이때 샘플의 균일한 코팅을 위해 양쪽 끝을 10초간 동일하게 담지시켰다. 마지막으로, 코팅된 시편을 80°C에서 10시간 동안 건조하여 잔여 수분을 제거하면 발전기 제조가 완료된다.

2.2. 발전기 성능 평가 및 소재 특성 분석 방법

발전기 발전 성능 평가를 위해 3.3 M의 CaCl₂ 수용액 100 μL를 발전기 한쪽 끝에 도포하였다. CaCl₂ 수용액은 스스로 수분을 흡수하는 흡습성 재료로 초기 주입 이후 추가 주입 없이도 대기중의 수분을 흡수하여 장시간 발전이 가능하도록 만들어준다[20]. 에너지 하베스팅 개방전압(Open-circuit voltage) 및 단락전류(Short-circuit current) 측정을 위해 소스 미터(Keithley 2400)을 활용하였고, 아크릴 챔버 내 환경을 정밀 제어하기 위해 온-습도 센서(SHT10, Arduino Uno, Sensirion Inc.)를 활용하여 온도 25 °C, 상대습도 45-55 %에서 측정하였다(Fig. 2).

발전기 제조에 사용되는 소재 특성을 분석하기 위해 아래의 장비를 활용하여 최적화하였다. 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM, JEM-2100F, JEOL Ltd.)을 통해 전도성 용액에 사용된 카본 블랙 분말의 미세구조를 분석하였다. 발전기 비표면적을 분석하기 위해 Brunauer–Emmett–Teller (BET) 분석장비(3Flex, Micromeritics Instrument Co.)를 활용하였다. 셀룰로오스 아세테이트, 카본블랙, 그리고 발전기의 화학 결합 특성을 분석하기 위해 푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform-Infrared spectroscopy, FTIR, VERTEX 80V, Bruker)를 활용하였다. 카본용액의 응집도/분산도를 최적화하기 위해 전기적 영동을 분석장비(ELSZ-1000ZS, Otsuka Electrics)를 활용하여 제타 전위를 분석하였다. 발전기 내 셀룰로오스 아세테이트 장입량에 따른 내부 미세구조를 분석하기 위해 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM, JSM-7100F, JEOL Ltd.)을 활용하였다.

3. Results and Discussion

3.1. 수분기반 에너지 하베스팅 메커니즘

수분기반 에너지 하베스팅의 성능을 향상시키는 변수는 다양하게 존재하지만 주요 변수는 발전기 내 젖음성의 차이로 전위차를 생성하는 모세관 효과 및 흡수된 물이 대기중으로 증발하면서 에너지를 생성하는 증발 효과의 복합 작용에 의한 것으로 판단된다. 모세관 현상에 의한 하베스팅 메커니즘은 발전기 소자 내부에서 발생하는 스트리밍 전위를 기반으로 한다. 스트리밍 전류는 마이크로 크기의 채널에서 압력 차이가 발생할 때 전하의 이동에 의해 흐르는 전류를 의미하며, 수용액이 마이크로 또는 나노 크기의 좁은 다공성 채널을 통과할 때, 채널 벽면과의 상호작용으로 인해 용액 내 전하 중성이 깨지게 된다. 채널 벽면에서는 양성자가 용액으로 해리되며, 이에 따라 채널 벽면에는 음전하가 형성된다. 반대로, 용액 내 양이온은 채널 벽면의 음전하를 상쇄하기 위해 이동하게 된다. 이렇게 형성된 양전하와 음전하의 이중층을 전기 이중층(Electrical Double Layer, EDL) 이라고 하며, 고체-액체 계면에서의 전하 분포는 유체역학적 흐름에 의해 전하를 끌어당기면서 전류를 생성한다. 이때 발생하는 전류를 스트리밍 전류라고 하며, 다음 식을 이용하여 계산할 수 있다[31].

(1)

Istr=Aε0εrΔPζηL

마찬가지로, 스트리밍 전위 (Streaming potential)도 다음 식을 통해 정리된다.

(2)

Vstr=ε0εrΔPζση

여기서, σ는 미세 채널 내 용액의 전도도, η는 용액의 점성 (Viscosity), 그리고 ε₀ε_r는 주입 용액의 유전율(Dielectric constant)을 의미한다. 발전기 내부에 셀룰로오스 섬유들이 정렬되어 있으며, 그 사이의 빈 공간이 모세관 채널을 형성하는 구조를 가지고 있다. 이때, 채널의 길이는 L, 기공의 단면적은 A = πd²/4, 내부 표면의 제타 전위는 ζ이다. Young-Laplace 방정식을 이용하면, 발전기의 한쪽과 반대쪽 끝 사이에서 발생하는 압력 차이 (ΔP)는 다음과 같이 표현할 수 있다.

(3)

ΔP=4γcosθd

여기서, d는 기공의 직경, θ는 용액이 표면을 따라 흐를 때의 접촉각(Contact angle), 그리고 γ는 용액의 표면 장력 (Surface tension)을 나타낸다.

(4)

Istr=πγdε0εrζcosθηL

(5)

Vstr=4ε0εrγζcosθσηd

또한, 스트리밍 전류는 다공성 (Porosity) 개념을 포함하여 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다 [21].

(6)

Istr=4γA∅2.5ε0εrζcosθηdL

여기서, Ø는 다공성을 나타내며, 기공의 구조적 특성이 스트리밍 전류의 생성에 미치는 영향을 반영한다.

또한, 물 분자와 탄소 소재 간의 상호작용이며, 특히 다공성 탄소 필름 내부에서 물이 증발하면서 발생하는 흐름이 주요 원인으로 작용된다. 따라서 수분기반 에너지 하베스팅 메커니즘은 스트리밍 전류 (I_str), 증발에 의한 전류 (I_evp) [32], 그리고 실험 습도 및 온도 (α)의 복합작용으로 발전되고, 간단히 정리하면 아래의 식으로 표현할 수 있다.

(7)

ITotal=Istr+Ievp+α

3.2. 발전기 제조를 위한 소재 특성 최적화

본 연구에서는 셀룰로오스 아세테이트를 냉간등방압 공정을 통해 모형을 만들고, 카본용액을 코팅하여 발전기를 제조하였으며, 성능 최적화를 위해 소재의 물리•화학적 특성을 분석하였다. 셀룰로오스 아세테이트는 친수성(Hydrophilic) 소재로서 수분 흡수를 용이하게 하여 발전기 내부에서 자연적인 모세관 흐름을 유도하는 역할을 한다. 카본블랙은 1192 m²/g 매우 큰 비표면적을 갖는 다공성 구조의 전도성 탄소 소재로(Fig. 3c), 발전기의 전기적 특성을 부여하는 데 중요한 요소이다. 또한, 하이드록실기(-OH)를 많이 포함하는 소재이고 (Fig. 3e), 입자 간 반데르발스 힘(Van der Waals forces)으로 인해 쉽게 응집되는 특성을 가지므로, CTAB를 첨가하여 분산 안정성을 확보하였다. 이를 통해 코팅 용액내 카본 블랙의 균일한 분산을 유도하고, 발전기를 고르게 코팅하여 전기적 특성을 분석하였다.

냉간등방압 공정 후 제작된 셀룰로오스 아세테이트 크기는 길이 25 mm, 직경 6 mm로 제작되었고(Fig. 3a), 친수성 소재로서 공기중의 수분을 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 내부 섬유간 밀도 조절을 통해 흡수된 수분의 모세관 효과를 제어함으로써 수분/이온을 통한 하베스팅 성능을 최적화할 수 있는 소재로 적합하다. FTIR분석을 통해 셀룰로오스 아세테이트의 화학 결합 구조를 확인한 결과(Fig. 3e), 하이드록실기(-OH) 구조가 일정부분 존재하여 물 분자와의 친화성을 갖고 있음을 확인하였다.

전도성 소재인 카본블랙의 TEM 분석을 수행한 결과(Fig. 3b), 카본 블랙은 다공성 구조를 가지며 내부가 중공(Hollow) 형태로 형성되어 있어, 코팅 이후 발전기의 넓은 비표면적을 갖기 위한 코팅 소재로 판단되었다. 또한, 이는 전하 저장 및 이온 이동을 용이하게 하여 발전기의 전도성을 극대화하는 역할을 한다. 또한, 질소 흡착-탈착 등온선(Nitrogen adsorption-desorption isotherm) 분석 결과(Fig. 3c), 카본블랙이 메조다공성(Mesoporous) 및 마이크로다공성(Microporous) 구조를 가지며, 넓은 비표면적을 통해 발전기의 에너지 변환 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

전도성 용액 내 카본블랙의 균일한 분산을 위해 CTAB를 활용하였고, 이는 양이온성 계면활성제로서 카본블랙 입자의 표면을 감싸면서 양전하(+)를 부여하여, 입자 간 정전기적 반발력을 증가시키고 응집을 방지하는 역할을 한다(Fig. 3d). 일반적으로 콜로이드 입자 간 정전기적 인력을 극복하기 위해 제타 전위의 절대값이 20 mV 이상이면 분산 안정성이 높다고 보고되고 있다[33]. 이는 입자 간 정전기적 반발력이 충분히 커져 응집을 막을 수 있기 때문이고, 본 연구에서 사용된 코팅용액의 제타 전위는 29.05 mV로서 응집없이 고르게 분산되어 있음을 확인하였다(Fig. 3f).

3.3. 발전기 내부 섬유 간 밀도에 의한 하베스팅 성능 최적화

본 연구에서 개발한 수분 기반 발전기는 식물의 증산 현상을 모방하였으며(Fig. 4a), 발전기 내부 모세관 효과에 의한 수분/양성자 흐름과 증발 현상을 활용하여 에너지를 생성하는 발전기이다. 공기중의 수분을 스스로 흡수하기 위해 CaCl₂ 용액을 도포하여 외부 조작 없이 연속적으로 수분을 흡수하고 에너지를 생성하는 발전기를 구현하였다[20]. 이러한 발전기의 성능을 향상시키기 위해 내부 밀집도 제어를 하였고, 이때 냉간등방압 압력은 동일하게 설정하고, 몰드 내 셀룰로오스 아세테이트 장입량(0.3 g, 0.4 g, and 0.5 g)에 따라 성능을 최적화하였다. Fig. 4b는 장입량에 따른 발전기 내부 구조에 대한 FE-SEM 분석 결과를 나타내며, 장입량이 증가함에 따라 내부 섬유 밀도가 증가하고, 유로의 직경이 작아지므로 모세관 현상이 증가할 수 있다. 하지만 발전기 내부 이미지 처리 결과를 보면, 장입량이 증가할수록 파이버가 차지하는 비율(71→83%)이 증가하여 유로내 이동할 수 있는 양성자(Proton)의 양이 감소하게 된다. Fig. 4c는 유로의 밀도에 따른 수분 및 양성자의 이동을 나타낸 것으로, 장입량이 증가할수록 내부 공간이 감소하면서 이온의 이동량이 저하되는 것을 시각화 하였다. 또한, 섬유간 밀도가 증가하면 발전기의 비표면적이 작아지고, 이에 따라 대기중으로 증발되는 수분의 양은 감소하게 된다. 이는 비표면적(Specific surface area)의 감소를 초래하고, 결과적으로 수분의 증발 효과를 감소시켜 내부의 압력 차이(ΔP)가 감소하게 된다. 결과적으로 모세관 효과와 증발 효과를 모두 감소시켜 발전 성능이 저하되게 된다.

제작한 수분기반 발전기의 성능을 측정하기 위해 온도/습도 제어가 가능한 챔버 내에서 3.3M CaCl₂ 수용액 100 uL를 발전기 한쪽 끝에 도포하고, 단락전류와 개방전압을 500 secs 동안 연속하여 측정하였다. 셀룰로오스 아세테이트 장입량이 0.3 g, 0.4 g, 그리고 0.5 g로 증가함에 따라 발전 단락전류 값은 107.2 μA, 76.4 μA, 그리고 56.1 μA로 감소하는 것을 볼 수 있다(Fig. 5a). 이는 내부 유로가 좁아지면서 수분/양성자 이동성이 저하되고, 이에 따라 스트리밍 전류의 생성이 줄어들기 때문으로 판단할 수 있다. 또한 섬유 간 밀집도가 증가하면서 대기중으로 증발하는 수분의 양이 줄어들어 생성되는 전력이 감소하는 복합 현상으로 판단된다. 반면, 개방전압은 셀룰로오스 아세테이트의 장입량이 증가해도 0.15 V로 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있는데 (Fig. 5b), 이는 동일한 전도성 용액을 사용하고 발전기의 축 방향 길이가 동일하기 때문에 양 끝단의 전위차가 비교적 일정한 것으로 판단된다. 선행 연구 결과에도 농도가 같은 용액으로 코팅을 할 때, 발전기 저항에 지배적인 영향을 주는 변수는 축방향의 길이라는 결과와 일치한다[34]. 결과적으로 동일한 몰드 내 셀룰로오스 아세테이트 장입량이 감소함에 따라 발전 전력은 8.8 μW, 12.7 μW, 그리고 16.7 μW로 증가한다(Fig. 5c). 실험 결과를 정리하면, 수분 기반 에너지 하베스팅의 성능을 최적화하기 위해 내부 밀도는 모세관 효과와 증발 효과를 충분히 발휘할 수 있는 정도의 밀도를 갖는 것이 중요하고, 발전기의 전압을 향상시키기 위해서는 축방향의 최적화가 추가 연구되어야 하는 것을 확인하였다. 이러한 실험 결과는 발전기의 성능 최적화를 위해 내부 밀집도를 적절히 조절하는 것이 필수적임을 확인하였고, 수분기반 에너지 하베스팅 메커니즘은 모세관 효과와 증발 효과의 복합적 현상에 의한 것이라는 것을 검증하였다.

4. Conclusion

에너지 하베스팅 기술은 지속 가능한 전력 공급을 위한 핵심 연구 분야로 주목받고 있으며, 특히 수분 기반 발전기의 성능 최적화를 위해 내부 밀집도 조절이 필수적이다. 본 연구에서는 냉간등방압 공정을 적용하여 내부 섬유 간 밀도를 변화시킴으로써 증발과 모세관 현상의 최적화를 시도하였다. 이를 위해 동일한 우레탄 몰드 내 셀룰로오스 아세테이트의 장입량을 조절하였고, 성능 분석 결과 셀룰로오스 아세테이트 장입량이 증가할수록 내부 섬유간 밀도가 증가하여 수분/양성자의 이동 채널이 좁아지므로 단락전류 값이 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 개방전압은 조건에 관계없이 일정하게 유지되었으므로 발전 전력은 장입량이 증가할수록 감소한 것을 파악하였다. 본 연구는 수분기반 발전기의 내부 섬유 간 밀도 최적화가 발전 성능 향상에 결정적인 역할 하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 발전 전압을 최적화하기 위해서는 발전기 길이 조절이 필요한 것을 검증하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 수분기반 에너지 하베스팅 성능을 향상시키기 위한 구조적 변수를 제시하는 기초연구로 기여할 수 있을 것으로 예상된다.

Article information

Funding

This work was supported by the Korea Institute of Industrial Technology as Development of Current-Enhanced Moisture-Induced Electrical Power Generators for Sustainable Green Hydrogen Production (KITECH EO- 250017). Additional support was provided by the Hyundai Motor Chung Mong-Koo Foundation as Development of DLE-type carbon-neutral next-generation lithium-ion concentration technology (KITECH IR-24A90).

Conflict of Interest

The authors declare no competing interests.

Data Availability Statement

All dataset files used in this study are already provided in the manuscript.

Author Information and Contribution

Seung-Hwan Lee: PhD candidate; Methodology, formal analysis, investigation, data curation, and writing – original draft. So Hyun Baek: PhD candidate; Methodology, formal analysis. Hyun-Woo Lee: MS candidate; Investigation, data curation. Yongbum Kwon: PhD candidate; Investigation, data curation. Kanghyuk Lee, Kee-Ryung Park, Yoseb Song: Dr.; Investigation and methodology. Bum Sung Kim, Ji Young Park: Dr.; Visualization, and data curation. Yong-Ho Choa: Professor; Supervision, formal analysis, and validation. Da-Woon Jeong: Dr., Professor; Conceptualization, writing - review and editing, supervision, project administration, and funding acquisition. All the authors discussed the results and commented on the manuscript.

Acknowledgments

None.

Fig. 1.

Schematic of the fabrication process for the cellulose acetate-based hydrovoltaic generator (insertion of cellulose acetate into the urethane mold, cold isostatic pressing (CIP) at different masses, conductive dip coating, and drying at 80°C for 10 hours).

Fig. 2.

Experimental setup for measuring the performance of the hydrovoltaic generator.

Fig. 3.

(a) Photograph of cellulose acetate before processing (L: 25 mm, Ø: 6 mm) and chemical structure of cellulose acetate. (b) Transmission electron microscopy image of black nanoparticles (inset: carbon black powder). (c) Nitrogen adsorption-desorption isotherm of carbon black. (d) Schematic of surfactant-assisted dispersion mechanism and molecular structure of cationic surfactant (CTAB). (e) Fourier transform infrared spectra of cellulose acetate, carbon black, and carbon-coated cellulose acetate (generator). (f) Zeta potential distribution of the conductive solution.

Fig. 4.

(a) Schematic illustration of the transpiration mechanism in nature and its application to cellulose acetate fiber microchannels. Water absorption, capillary flow, and evaporation contribute to ion movement and energy generation. (b) Scanning electron microscopy images of cellulose acetate fibers with different mass conditions and ratios of fibers (0.3 g, 0.4 g, and 0.5 g), showing variations in fiber density. (c) Illustration of ion transport within cellulose acetate fiber microchannels under different fiber densities, demonstrating the effect of mass on moisture capillary and charge distribution.

Fig. 5.

Electrical performance of the cellulose acetate-based hydrovoltaic generator under different mass conditions. (a) Short-circuit current (I_sc). (b) Open-circuit voltage (V_oc) measurements over time for different cellulose acetate mass conditions. (c) Effect of cellulose acetate mass on the power of the generator and photographs of samples (0.3 g, 0.4 g, and 0.5 g).

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