【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法。
技術(shù)介紹
1、近年來，隨著對綠色能源技術(shù)的深入探索，旨在解決能源短缺與環(huán)境污染問題的策略日益多元化。其中，直接從自然環(huán)境中提取能量并轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，如太陽能、摩擦能、濕氣及鹽差發(fā)電等，正受到科學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，這些技術(shù)多受限于特定的自然條件，難以滿足全球日益增長的能源需求。
2、鑒于地球表面廣袤的水域(占總面積的71％)持續(xù)接收并儲存著大量的太陽能(約占到達(dá)地表太陽能總量的一半，即約1015瓦)，同時水的蒸發(fā)過程本身蘊(yùn)含著豐富的能量(每克水蒸發(fā)可釋放2.25千焦能量)，科學(xué)家們開始聚焦于如何利用這一龐大的水資源進(jìn)行高效發(fā)電，以期大幅提升綠色能源的轉(zhuǎn)換效率并豐富能源供應(yīng)渠道。在眾多水基發(fā)電技術(shù)中，水蒸發(fā)發(fā)電以其獨(dú)特的優(yōu)勢脫穎而出：它實現(xiàn)了全程自驅(qū)動，無需外部能源輸入；設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，制造成本低廉；且易于規(guī)模化生產(chǎn)與應(yīng)用，特別在能量收集裝置及自供電傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力和價值。
3、水蒸發(fā)發(fā)電的核心原理基于流動電勢效應(yīng)。具體而言，當(dāng)富含表面電荷的材料與水溶液接觸時，溶液中相反電荷的離子會被吸附到材料表面，形成所謂的雙電層結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)由緊貼材料表面的固定斯特恩層和可隨溶液流動而移動的擴(kuò)散層共同組成。在蒸發(fā)作用和毛細(xì)力的雙重驅(qū)動下，水分子攜帶其表面吸附的相反電荷離子，在納米尺度的通道中定向移動，這一過程中，由于雙電層的排斥作用，相同電荷的離子被有效分離，從而在材料兩端產(chǎn)生電勢差。隨著離子的持續(xù)移動，這一電勢差驅(qū)動了流動電
4、自2017年周軍課題組利用炭黑材料實現(xiàn)水蒸發(fā)發(fā)電以來，各種新材料如碳材料(energy&environ.sci.2018,11,2839；nat.nanotech,2017,12,317；adv.funct.mater.2017,27,1700551；adv.energy?mater.2018,8,1702149)、半導(dǎo)體(acsappl.mater.interfaces?2019,11,30927；)、雙金屬氫氧化物(nano?energy?2019,57,269；nano?energy?2020,70,104502)等都已被用來開發(fā)水蒸發(fā)發(fā)電器件。由水蒸發(fā)發(fā)電原理可知，用于發(fā)電的材料往往需要親水處理才能滿足要求。然而，親水處理的材料的電流信號往往具有脈沖信號的特性，長時間穩(wěn)定性較差。
5、為解決以上問題，本專利技術(shù)的其中一個目的是提供一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，以還原氧化石墨烯薄膜為例，通過氣態(tài)修飾分子的方法在rgo表面修飾合適的分子增強(qiáng)其表面電勢并形成穩(wěn)定水分子傳輸通道，進(jìn)而提高材料發(fā)電的性能和穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、(一)專利技術(shù)目的
2、為解決
技術(shù)介紹
中存在的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，本專利技術(shù)利用氣態(tài)修飾在還原氧化石墨烯薄膜上蒸鍍有機(jī)分子不僅使水分子在rgo片層中間穩(wěn)定傳輸，并且可以增強(qiáng)rgo表面電勢，進(jìn)而提高rgo水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性。該方法簡單、適合放大規(guī)模生產(chǎn)。
3、(二)技術(shù)方案
4、為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，包括以下步驟：
5、s1、向濃硫酸中依次緩慢加入石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀，冰水浴攪拌30min，接著在恒溫35℃的水浴中反應(yīng)1h，然后加入去離子水并轉(zhuǎn)至95℃恒溫水浴中反應(yīng)30min；
6、s2、依次過氧化氫溶液和去離子水，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，再分別用蒸餾水和鹽酸的混合溶液洗滌，高速離心后，真空干燥12h得到氧化石墨粉；
7、s3、將上述制備的氧化石墨粉加入去離子水超聲形成懸浮液，接著加入抗壞血酸和去離子水混合，形成氧化石墨烯水溶液，加熱得到部分還原氧化石墨烯水溶液，再離心抽濾得到還原氧化石墨烯水墨水；
8、s4、將上述還原氧化石墨烯墨水置于長方形培養(yǎng)皿中，冷凍干燥12h后得到多孔還原氧化石墨烯薄膜；
9、s5、在培養(yǎng)皿中放置干凈的載玻片，滴加5-10微升有機(jī)分子，將上述薄膜倒置于培養(yǎng)皿上蓋中，接著將培養(yǎng)皿放著于真空釜中，抽真空，關(guān)閉真空釜出口，保持1-10min；
10、s6、將上述制備的還原氧化石墨烯在室溫條件下兩端裝上極耳，得到水蒸發(fā)發(fā)電器件。
11、優(yōu)選的，在s3中，氧化石墨烯懸浮液和抗壞血酸的投料質(zhì)量比為1:0.5-1.5。
12、優(yōu)選的，在s5中，有機(jī)分子包括乙氧基丙基三甲氧基硅烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基十四烷基硅烷。
13、優(yōu)選的，在s5中，抽真空至-0.1至-0.4pa。
14、優(yōu)選的，在s3中，70-85℃加熱0.1-0.6h，得到部分還原氧化石墨烯水溶液。
15、本專利技術(shù)的上述技術(shù)方案具有如下有益的技術(shù)效果：
16、利用氣態(tài)修飾在還原氧化石墨烯薄膜上蒸鍍有機(jī)分子不僅使水分子在rgo片層中間穩(wěn)定傳輸，并且可以增強(qiáng)rgo表面電勢，進(jìn)而提高rgo水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性。該方法簡單、適合放大規(guī)模生產(chǎn)。
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1.一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在S3中，氧化石墨烯懸浮液和抗壞血酸的投料質(zhì)量比為1:0.5-1.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在S5中，有機(jī)分子包括乙氧基丙基三甲氧基硅烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基十四烷基硅烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在S5中，抽真空至-0.1至-0.4Pa。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在S3中，70-85℃加熱0.1-0.6h，得到部分還原氧化石墨烯水溶液。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在s3中，氧化石墨烯懸浮液和抗壞血酸的投料質(zhì)量比為1:0.5-1.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高水蒸發(fā)發(fā)電性能和穩(wěn)定性的方法，其特征在于，在s5中，有機(jī)分子包括乙氧基丙基三甲...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張軍昌，李子洋，
申請(專利權(quán))人：常州宇氧生物科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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