CN106504911A - 一种可食用的超级电容器及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可食用的超级电容器及其制作方法和应用，采用金属夹具作为电极基底，电容器的活性材料层、隔膜与电解质均由食物构成，在充电前或充电后均能够被人或动物直接完全食用且易消化。本发明的超级电容器采用的食材来源广泛，制得的超级电容器输出电压最高为2.000 V，质量比电容最高为2.693 mF/g，具有充电速度快、安全性高、环保无污染的特点。食用这种超级电容器时，电容器释放的电流能够给味觉障碍者的味蕾以电刺激，从而产生味觉；利用其蓄电特性可以为医用微型机器人供电，从而延长其供电时间；还可以利用放电电流杀死人体内的细菌等，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及一种可食用的超级电容器及其制备方法和应用。
背景技术
目前，能源和环境问题日益突出。超级电容器是一种比传统电容器能量密度高,比二次电池功率密度大的新型储能器件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽、安全无污染等一系列优点。开发可食用超级电容器具有广阔的应用前景，可食用超级电容器可以利用食物放电，给味觉障碍者的味蕾以电刺激，从而产生味觉；作为电源为医用微型机器人供电，延长医用机器人的工作时间；还可以利用放电电流杀死人体内的细菌等。
2016年6月，来自美国亚利桑那州立大学的姜汉卿教授研究团队研发了一种基于食物的超级电容器。他们将活性炭(药物级)、金箔(食品级)、海苔、蛋清、奶酪、食用明胶和功能饮料这几种常见的食品与饮料组合在一起，得到了一个暂时储存电能的高容量循环性能好的超级电容器。在1 A/g电流下，质量比电容可达78.8 F/g，循环1000次后容量保留率高达92.3 %，输出电压为0.8 V，用于电能储存。
目前，以生物质为原料制备超级电容器活性材料的方法中，主要是对生物质进行碳化，从而得到活性炭。申请号201520844813.9的中国专利公开了一种利用过期淀粉质发酵食品制备的超级电容器。该电容器利用过期淀粉质发酵食品进行碳化处理，研磨成碳粉，与氢氧化钾按比例混合，干燥清洗得到活性碳。申请号201310520025.4的中国专利公开了一种以稻壳基活性炭作为电极材料的有机系混合电容器。专利号US318356B2的美国专利公开了一种以小麦面粉、玉米面等为原料制备超级电容器用活性炭的方法。2013年，中国计量学院的徐靖才研究发现了一种以山核桃蒲壳为原料制备活性碳的方法。2015年，武汉科技大学的张成铖研究发现以稻壳、柚子皮、葡萄糖为主材料制备活性碳从而提高电容器性能的方法。
电解质方面，申请号201410490918.9的中国专利公开了一种以海石花菜与去离子水熬制成溶胶，然后与不同种类的电解质混合形成的胶体电解质。
隔膜方面，现阶段，仅有美国亚利桑那州立大学的姜汉卿教授研究团队提出海苔作为隔膜。
然而，就目前的研究情况来看，并没有器件整体可被食用且消化的超级电容器被报道。一般为使用食品或者可食用材料制备构成电容器的一个或几个部分，如以稻壳、柚子皮、葡萄糖为原料制备活性炭，又如用过期淀粉质发酵食品进行碳化处理，研磨成碳粉作为电极材料。或者使用食用安全性未知的材料进行实验，如医用活性碳的安全性未知，仍作为电极使用。或者将金属电极也进行食用，如食用金箔。
发明内容
为了解决现阶段超级电容器仅部分可食用与消化、输出电压低等问题，本发明提出了一种可完全食用的超级电容器及其制作方法和应用，采用金属夹具作为电极基底，电容器的电极活性层、隔膜、电解质均由食物构成，在充电前或充电后均能够被人或动物直接完全食用且易消化。本发明的食材来源广泛，有利于降低成本，制备的超级电容器，输出电压高、安全性高、环保无污染。本发明在感官康复、高科技医疗、人体健康等领域具有广阔的发展前景。
本发明公开了一种可食用的超级电容器，包括电极活性层、隔膜和电解质，所述电极活性层、隔膜和电解质均采用食物制作而成，在充电前或充电后均能够被人或动物直接食用且消化。
上述任一方案优选的是，采用金属夹具用作电极导电基底，按照金属夹具、电极活性层、隔膜、电极活性层、金属夹具的顺序按照三明治结构进行组装，且电极活性层、隔膜内部浸润电解质。
上述任一方案优选的是， 所述的超级电容器具有高输出电压，即当电解质为油性食品，其输出电压约为2.000 V；当电解质为水性食品时，其输出电压为0.800 V～2.000 V。
上述任一方案优选的是，所述的超级电容器的质量比电容为0.050 mF/g～2.693mF/g。
上述任一方案优选的是，所述的超级电容器在6.000 ℃～8.000 ℃条件下存储一周后，电容能保持为原有电容值的30%。
上述任一方案优选的是，所述的超级电容器在咀嚼过程中，能够产生电流，电流范围为-4.109e-5 A～2.154e-5 A。
上述任一方案优选的是，通过模拟咀嚼检测装置进行咀嚼，超级电容器咀嚼过程中采用电流检测装置进行检测，所述电流检测装置由一对检测电极、电阻与电化学工作站构成，每个检测电极包括覆铜板、螺丝和螺母。
上述任一方案优选的是，所述电极活性层采用食品充当碳源。采用的食品原料具有多孔导电结构。
上述任一方案优选的是，所述电极活性层为调味品、粮食加工品、薯类和膨化食品、可可及焙炒咖啡制品以及食糖中的至少一种。
上述任一方案优选的是，电极活性层使用香辣酱，质量在0.140 g/cm²～0.210 g/cm²；或使用面粉在280 ℃温度下烤熟后制成糊状物，质量在0.038 g/cm²～0.187 g/cm²；或使用薯片，质量在0.032 g/cm²～0.128 g/cm²；或使用高温焙炒咖啡粉末，质量在0.032g/cm²～0.128 g/cm²；或使用焦糖，质量在0.030 g/cm²～0.180 g/cm²。
上述任一方案优选的是，所述隔膜采用的食品原料多孔绝缘，利于离子运动且能有效阻止电子运动。
上述任一方案优选的是，所述隔膜为粮食加工品、水产制品、豆制品、蔬菜和蛋制品中的至少一种。
上述任一方案优选的是，隔膜使用杂粮煎饼，质量在0.050 g/cm²～0.090 g/cm²；或使用海苔，质量在9.08 e-3 g/cm²～1.820 e-2 g/cm²；或使用豆腐干皮，质量在0.081g/cm²～0.240 g/cm²；或使用油菜叶，质量在0.013 g/cm²～0.026 g/cm²得到。
上述任一方案优选的是，所述粮食加工品包括面粉。
上述任一方案优选的是，所述可可及焙炒咖啡制品包括咖啡。
上述任一方案优选的是，所述电解质采用的食品原料内含一种或多种离子。
上述任一方案优选的是，所述电解质为罐头、酒类、调味品和饮料中的至少一种。
上述任一方案优选的是，电解质使用辣椒油；或使用水果罐头汁；或使用料酒；或使用食用醋；或使用碳酸饮料得到。
上述任一方案优选的是，所述电解质采用香辣酱作为油系电解质，水果罐头汁、料酒、食醋、碳酸饮料作为水系电解质。
本发明还提供一种上述所述的可食用的超级电容器的制备方法，包括以下步骤：
步骤（1）.将金属夹具平放，将电极活性层均匀涂抹在金属夹具上；
步骤（2）.在两个电极之间放入隔膜，隔膜完全覆盖电极活性层；
步骤（3）.按照金属夹具、电极活性层、隔膜、电极活性层、金属夹具的顺序按照三明治结构组装好后，向两个电极活性层间滴入电解质，使电解质将电容器内部完全浸润。
上述任一方案优选的是，所述步骤（1）中电极活性层的制备方法为：将电极活性层食物原料碾压成糊状或者经高温处理，使其部分或全部碳化，从而得到碳或者碳与食物的混合物作为电极活性层。
本发明还提供一种超级电容器在感官康复、高科技医疗、人体健康方面的应用。如，可应用于给味觉障碍者的味蕾以电刺激，从而产生味觉；作为电源为医用微型机器人供电，延长其工作时间；还可利用人体安全电流来杀死人体内的细菌等。
本发明的有益效果如下：提供一种可食用的超级电容器及其制备方法和应用，采用本发明的可食用超级电容器具有以下优势：
第一，使用的所有材料均为成品食物。例如，香辣酱（属于调味品）、辣椒油（属于调味品）以及杂粮煎饼（属于粮食加工品）均为现成食品，不需要提取、制备等过程，原料来源广泛，原料生产已实现产业化，有利于降低成本；
第二，本发明中的超级电容器的质量比电容较高，其质量比电容可达0.050 mF/g～2.693 mF/g；
第三，本发明中的超级电容器的成品为整体可食用的（除去夹具），具有新颖性和实用性；
第四，本发明中的超级电容器输出电压高，最高可达到2.000 V；
第五，本发明中的超级电容器不同于同类其他发明，是完全由食物组成，易消化，应用过程中不会产生废弃物以及污染，具有安全无污染性；
第六，本发明对设备和环境的要求较低，操作简单，易于实现家庭、社区、学校普及使用；
第七，本发明中的超级电容器食用方式新颖，食用时，将金属夹具去除，仅食用电极活性层、隔膜和电解质部分。
附图说明
图1为制备的可食用超级电容器结构示意图（图中1为金属夹具，2为电极活性层，3为隔膜）；
图2为实施例1所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线；
图3-1为模拟人咀嚼检测装置结构示意图（图中4为覆铜板，5为螺丝，6为螺母，7为电容器）；
图3-2为模拟人咀嚼检测装置正极结构示意图；
图3-3为模拟人咀嚼检测装置负极结构示意图；
图3-4为模拟人咀嚼检测装置测试电路图；
图4为实施例2所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线；
图5为实施例3所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线；
图6为实施例4所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
本发明技术方案是这样实现的：
两个金属夹具平放作为电极，将电极活性层均匀涂抹在此夹具上，碾压成糊状。将电极活性层食物原料经高温处理，使其在夹具上部分碳化或全部碳化，食物原料包括面粉（280℃烤制成糊状）、咖啡，从而得到碳或者碳与食物的混合物作为电极活性层。两个电极之间放入作为隔膜的食品，隔膜需要完全覆盖电极活性层。按照金属夹具、电极活性层、隔膜、电极活性层、金属夹具的顺序组装好后，向电极活性层与隔膜间滴入电解质食品，需要将电容器完全浸润。食用时，去除夹具。
在本发明中,为将电极活性材料均匀涂抹在夹具上，且避免过度蓬松的结构对性能的影响，香辣酱需要剔除辣椒籽和辣椒皮等杂物，面粉要烤至成焦黄色，咖啡粉需要研磨细致，剔除较大颗粒等杂物，薯片需要研磨至粉末状。涂抹时，需要涂抹均匀，并且压实。所得电容器的电容值为0.117 mF～2.183 mF，质量比电容为0.050 mF/g～2.693 mF/g。
本发明的超级电容器的工作原理为：
本发明中使用的电极活性层具有蓬松多孔结构，导电性，这些会构成多孔导电结构，可产生双电层电容特性，此外，电极活性层采用的材料内还可能含有微量金属氧化物，可产生赝电容特性，如咖啡（属于可可及焙炒咖啡制品）、香辣酱（属于调味品）、薯片（属于薯类和膨化食品）、焦糖（属于糖）和烤面粉（属于粮食加工品）。本发明中使用的电极隔膜材料多孔绝缘，便于离子运动且能有效阻止电子运动，如海苔（属于水产制品）、煎饼（属于粮食加工品）、鸡蛋皮（属于蛋制品）和豆腐干皮（属于豆制品）。本发明中使用的电解质材料内含多种离子，能有效传输电荷，发生氧化还原反应。如辣椒油（属于调味品），罐头汁（属于罐头）、碳酸饮料（属于饮料）、食醋（属于调味品）和料酒（属于调味品）。本发明中使用的夹具为金属片，能够作为电极基底。因此，本发明使用的电极活性层，隔膜，电解质，夹具一起构成可食用超级电容器。电极活性层，隔膜和电解质可食用。
实施例1
1）用洗洁精或者清洁剂清洗钛片和玻璃载玻片，将清洗完成后的钛片和玻璃载玻片烘干待用。2）取长约4.650 cm，宽约2.300 cm，厚度约0.526 mm的杂粮煎饼（属于粮食加工品），其主要材质为面粉和两种杂粉，杂粉包括绿豆粉、黄豆粉、小米粉、黄米粉、玉米粉、燕麦粉、荞麦粉、大麦粉等的其中两种，按照1:1:1的比例混合。常见配方为全麦粉50 g、面粉50 g、玉米面50 g、水230 g。如图1所示，图1为制备的可食用超级电容器结构示意图，选用上述杂粮煎饼作为隔膜3材料。制得的煎饼的质量在0.500 g到0.900 g之间。3）取1.500 g左右香辣酱（属于调味品），均匀涂抹在一钛片（长4.650 cm、宽2.300 cm、厚0.030 mm）上，碾压成糊状，钛片作为金属夹具1。另一个钛片作同样处理。4）再将干净的载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3，按照载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3、电极活性层2、金属夹具1、载玻片的顺序固定在一起，干净的载玻片使得整体器件平整，以便于测试和封装。电极活性层2和隔膜3内滴加辣椒油（属于调味品）作为液态电解质。5）使用电池充放电测试系统对电池的性能进行测试。充放电电流密度为50.000 μA/g，最低与最高电压分别设置为0 V与2.000 V。经过测试发现，电容为0.153 mF，比电容为1.071 F/g。
以上步骤，当只改变步骤3）中的香辣酱的质量为0.200 g、0.300 g、0.400 g、0.600 g、0.700 g时，电容范围在0.117 mF～0.346 mF、比电容范围在0.550 mF/g～0.720mF/g。
图2为实施例1所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线。从图2的测试结果中可以得出在不同恒流充放电电流时，都具有电容性质。
由此可以得到，本发明中钛片作为金属夹具1，香辣酱作为活性材料2，杂粮煎饼作为隔膜3，辣椒油作为电解质时，可制得超级电容器，其电极活性层2、隔膜3、电解质均由食物构成，整体器件的最大质量比电容为1.071 mF/g,能够产生高输出电压2.000 V，且在充电前、充电后都能够被人或动物直接食用。
由模拟咀嚼实验可得出，本实例中的超级电容器可以产生电流，电流范围-4.109e-5 A～2.154e-5 A，在人体承受安全电流范围内。
模拟咀嚼的实验装置主要由导线、铜丝、螺丝和覆铜板构成，如图3-1所示，覆铜板4上用螺丝5规则镶嵌，螺丝5间用螺母6连接在一起，保证良好电连通。咀嚼实验时，将待测电容器充电约2分钟，使其电量饱和，接着，将待测电容器7与测试装置连接进行测试。测试装置结构图如图3-2、图3-3所示，测试装置结构由电容器、电阻、电化学工作站构成。测试时，外加电压为0 V，人体等效电阻设置为10 KΩ。测试过程中，通过模拟咀嚼电极2的相对上下左右运动，由电化学工作站测得咀嚼时的放电电流。图3-4为模拟人咀嚼检测装置测试电流图。
实施例2
1）用洗洁精或者清洁剂清洗钛片和玻璃载玻片，将清洗完成后的钛片和玻璃载玻片烘干待用。2）取长约6.500 cm，宽约3.200 cm，厚度约0.233 mm的海苔（属于水产制品）作隔膜3的材料，如图1所示。3）取0.800 g左右面糊（属于粮食加工品），均匀涂抹在一钛片上，钛片作为金属夹具1，在280 ℃温度下烘烤。另一个钛片作同样处理。4）再将干净的载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3，按照载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3、电极活性层2、金属夹具1、载玻片的顺序固定在一起，干净的载玻片使得整体器件平整，以便于测试和封装。电极活性层2和隔膜3内滴加水果罐头汁（属于罐头）作为液态电解质。5）使用电池充放电测试系统对电池的性能进行测试。充放电电流密度为24.000 μA/g，最低与最高电压分别设置为0 V与0.800 V。经过测试发现电容为2.183 mF，比电容为2.693 mF/g。
以上步骤，当只改变步骤3）中的面糊的质量为0.400 g、0.700 g、0.800 g、1.000g、1.100 g、2.000 g、2.300 g时，电容范围为0.639 mF～2.183 mF、比电容范围为0.236mF/g～2.693 mF/g。
图4为实施例2所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线。从测试结果中可以得到以下结论。不同恒流充放电电流时，都具有电容性质。
由此可以得到，本发明中钛片作为金属夹具1，面糊作为电极活性层2，海苔作为隔膜3，罐头汁作为电解质时，可制得超级电容器，其电极活性层2、隔膜3、电解质都由食物构成，整体器件的最大质量比电容为2.693 mF/g,能够产生高输出电压为0.800 V，且在充电前、充电后都能够被人或动物直接食用。
实施例3
1）以0.030 mm厚的钛片为基底。将钛片剪为长约5.000 cm，宽约2.500 cm的薄片，用砂纸打磨之后，用洗洁精或者清洁剂清洗钛片和玻璃载玻片，将清洗完成后的钛片和玻璃载玻片烘干待用，钛片作为金属夹具1，称取两片质量分别为0.175 g、0.189 g。2）将薯片（属于薯类和膨化制品）研碎，均匀撒在钛片表面。使用油压千斤顶压制，保证薯片屑形成薄膜，粘附在钛片上，称取质量为0.859 g。取出加热烘烤。3）将豆腐干皮（属于豆制品）洗净，裁剪为长约5.000 cm，宽约2.500 cm薄片，称取质量为1.026 g，如图1所示，作隔膜3的材料。4）将干净的载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3，按照载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3、电极活性层2、金属夹具1、载玻片的顺序固定在一起，干净的载玻片使得整体器件平整，以便于测试和封装。两个电极活性层2和隔膜3内均滴加约1.500 mL料酒（属于调味品）作为液体电解质。5）使用电池充放电测试系统对电池的性能进行测试。参数设置为充放电电流密度为50.000μA/g，最低与最高电压分别设置为0 V与2.000 V。经过测试得到结果，该电容器电容为0.375 mF。通过计算得，比电容为0.436 mF/g。
以上步骤，当只改变步骤2）中的活性层薯片的质量为0.400 g、0.600 g、0.800 g、1.200 g、1.600 g时，电容范围为0.175 mF～0.375 mF、比电容范围为0.109 mF/g～0.556mF/g。
图5为实施例3所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线。从测试结果中可以得到以下结论。不同恒流充放电电流时，都具有电容性质。
由此可以得到，本发明中钛片作为金属夹具1，薯片作为电极活性层2，豆腐干皮作为隔膜3，料酒作为电解质时，可制得超级电容器，其电极活性层2、隔膜3、电解质都由食物构成，整体器件的最大质量比电容为0.556 mF/g,能够产生高输出电压为2.000 V，且在充电前、充电后都能够被人或动物直接食用。
实施例4
1）以0.030 mm厚度的钛片为基底。将钛片剪为长约5.000 cm，宽约2.500 cm的薄片，用砂纸打磨之后，用洗洁精或者清洁剂清洗钛片和玻璃载玻片，将清洗完成后的钛片和玻璃载玻片烘干待用，钛片作为金属夹具1，称取两片质量分别为0.175 g、0.189 g。2）将高温焙炒的咖啡粉（属于可可及焙炒咖啡制品）均匀撒在钛片表面，称取质量为0.791 g。3）将油菜叶（属于蔬菜）表面洗净。裁剪为长约5.000 cm，宽约2.500 cm薄片，称取质量为0.163 g，如图1所示，作隔膜3的材料。4）将干净的载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3，按照载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3、电极活性层2、金属夹具1、载玻片的顺序固定在一起，干净的载玻片使得整体器件平整， 以便于测试和封装。两个电极活性层2和隔膜3内均滴加2.000 mL食醋（属于调味品）作为液体电解质。5）使用电池充放电测试系统对电池的性能进行测试。参数设置为充放电电流密度为50.000μA/g，最低与最高电压分别设置为0 V与2.000 V。经过测试得到结果，该电容器电容为1.813 mF。通过计算得，比电容为2.291 mF/g。
以上步骤，当只改变步骤2）中的活性层高温焙炒的咖啡粉（属于可可及焙炒咖啡制品）的质量为0.400 g、0.800 g、1.200 g、1.600 g时，电容范围为0.200 mF～1.813 mF、比电容范围为0.194 mF/g～2.291 mF/g。
以上步骤，当只改变步骤2）中的隔膜3油菜叶（属于蔬菜）的质量为0.161 g、0.316g时，电容范围为0.250 mF～1.813 mF、比电容范围为0.313 mF/g～2.291 mF/g。
图6为实施例4所制备的可食用超级电容器在不同恒流电流下的充放电曲线，从测试结果中可以得到以下结论。不同恒流充放电电流时，都具有电容性质。
由此可以得到，本发明中钛片作为金属夹具1，高温焙炒的咖啡粉作为电极活性层2，油菜叶作为隔膜3，料酒2.000 mL食醋作为电解质时，可制得超级电容器，其电极活性层2、隔膜3、电解质都由食物构成，整体器件的最大质量比电容为2.291 mF/g,能够产生高输出电压为2.000 V，且在充电前、充电后都能够被人或动物直接食用。
实施例5
1）用洗洁精或者清洁剂清洗钛片和玻璃载玻片，将清洗完成后的钛片和玻璃载玻片烘干待用，钛片作为金属夹具1。2）取长约4.600 cm，宽约2.300 cm，厚度约1.500 mm的鸡蛋皮（属于蛋制品），其主要材质为鸡蛋，作为隔膜3材料，如图1所示。制得的鸡蛋皮的质量在2.000 g～3.000 g。3），取2.000 g左右烤焦的食用糖均匀的涂抹在一钛片（规格与鸡蛋皮规格相同）上，另一个钛片作同样处理。4）将干净的载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3，按照载玻片、金属夹具1、电极活性层2、隔膜3、电极活性层2、金属夹具1、载玻片的顺序固定在一起，干净的载玻片使得整体器件平整，以便于测试和封装。电极活性层2和隔膜3内均滴加碳酸饮料（属于饮料）作为液态电解质。5）使用电池充放电测试系统对电池的性能进行测试。充放电电流密度为10.000μA/g，最低与最高电压分别设置为0 V与0.800 V。经过测试发现，电容为0.450 mF，比电容为 0.225 mF/g。
以上步骤，当只改变步骤3）中的烤焦的食用糖的质量为0.300 g、0.500 g、0.6000g、0.800 g、1.000 g时，电容范围在0.140 mF～0.450 mF、比电容范围在0.225 mF/g～0.470 mF/g。
由此可以得到，本发明中钛片作为金属夹具1，烤焦的食用糖作为电极活性材层2，鸡蛋皮作为隔膜3，碳酸饮料作为电解质时，可制得超级电容器，其电极活性层2、隔膜3、电解质都由食物构成，整体器件的最大质量比电容为0.470 mF/g,能够产生高输出电压为0.800 V，且在充电前、充电后都能够被人或动物直接食用。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种可食用的超级电容器，包括电极活性层、隔膜和电解质，其特征在于，所述电极活性层、隔膜和电解质均采用食物制作而成，在充电前或充电后均能够被人或动物直接食用且消化。
2.根据权利要求1所述的可食用的超级电容器，其特征在于，采用金属夹具作为电极导电基底，按照金属夹具、电极活性层、隔膜、电极活性层、金属夹具的顺序按照三明治结构进行组装，且电极活性层、隔膜内部浸润电解质。
3.根据权利要求1所述的超级电容器,其特征在于, 所述超级电容器在咀嚼过程中，能够产生电流，电流范围为-4.109e-5 A～2.154e-5 A。
4.根据权利要求1所述的可食用的超级电容器，其特征在于，超级电容器咀嚼过程中采用电流检测装置进行检测，电流检测装置由一对检测电极、电阻与电化学工作站构成，每个检测电极包括覆铜板、螺丝和螺母。
5.根据权利要求1所述的可食用的超级电容器，其特征在于，所述电极活性层采用食品充当碳源。
6.根据权利要求1所述的可食用的超级电容器，其特征在于，所述隔膜采用的食品原料多孔绝缘，利于离子运动且能有效阻止电子运动。
7.根据权利要求1所述的可食用的超级电容器，其特征在于，所述电解质采用的食品原料内含多种离子。
8.一种根据上述任意一项权利要求所述的可食用的超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）.将金属夹具平放，将电极活性层均匀涂抹在金属夹具上；
步骤（2）.在两个电极之间放入隔膜，隔膜完全覆盖电极活性层；
步骤（3）.按照金属夹具、电极活性层、隔膜、电极活性层、金属夹具的顺序按照三明治结构组装好后，向两个电极活性层间滴入电解质，使电解质将电容器内部完全浸润。
9.根据权利要求8所述的可食用的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中电极活性层的制备方法为：将电极活性层食物原料碾压成糊状或者经高温处理，使其部分或全部碳化，从而得到碳或者碳与食物的混合物作为电极活性层。
10.一种如上述任意一项权利要求所述的超级电容器在感官康复、高科技医疗、人体健康方面的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170315 |