CN106784289B - 一种发电复合膜及其制备方法 - Google Patents

一种发电复合膜及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106784289B
CN106784289B CN201510820822.9A CN201510820822A CN106784289B CN 106784289 B CN106784289 B CN 106784289B CN 201510820822 A CN201510820822 A CN 201510820822A CN 106784289 B CN106784289 B CN 106784289B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon material
power generation
composite membrane
binder
generation composite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510820822.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106784289A (zh
Inventor
周军
丁天朋
刘抗
李嘉
陈千
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201510820822.9A priority Critical patent/CN106784289B/zh
Publication of CN106784289A publication Critical patent/CN106784289A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106784289B publication Critical patent/CN106784289B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect

Abstract

本发明公开了一种发电复合膜及其制备方法，该发电复合膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；其中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100，碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；支架物均匀分散在所述碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；通过本发明提供的制备方法获得的发电复合膜，其碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲特点的、类似钢筋混泥土的稳定结构；克服了现有技术的蒸发诱导流动发电装置受载片不可弯折且易碎的特点限制，而不便运输及安装的缺陷。

Description

一种发电复合膜及其制备方法
技术领域
本发明属于新能源发电技术领域，更具体地，涉及一种发电复合膜及其制备方法。
背景技术
随着化石燃料的不断消耗,能源问题愈加突出,而且消耗化石燃料所带来的环境问题也不断加剧,因此关于可再生清洁能源的研究变得愈发迫切。一种基于蒸发诱导流动发电的方式，是利用溶液的蒸发以及表面张力使溶液在微通道中持续的流动，在液体和固体的界面效应作用下，环境热能可以持续转换为电能，这种发电方式是一种新型的产生清洁能源的方式，这种发电装置可以自发地收集环境热能，是一种有很大发展前景的新型发电方式。
现有的基于蒸发诱导流动发电的发电组件主要包括载片、在载片上制备的两个互不连接的电极以及沉积在两个电极之间并与之形成导电通路的碳材料层；以上发电组件中的碳材料层以及电极需要制备在载片上，而载片选自陶瓷、玻璃、石英或其他绝缘耐高温材料中的一种；由于载片不可弯折且易碎，使得该类发电装置的运输、安装受限；因此极大的限制和阻碍了蒸发诱导流动发电装置的使用和发展。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种发电复合膜及其制备方法，其目的在于解决现有蒸发诱导流动发电装置因为载片的限制而使用受限的问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种发电复合膜，该复合发电膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；
其中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100，碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；支架物均匀分散在碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲的稳定结构；
在上述发电复合膜两端布置电极，通过蒸发诱导流动发电的原理即可实现蒸发发电。
优选地，碳材料采用碳纳米颗粒、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。
优选地，支架物采用电绝缘的纤维状、片状或条状物体。
优选的，支架物采用玻璃纤维、植物纤维或金属氧化物线。
优选的，粘结剂采用乙基纤维素或者甲基纤维素。
按照本发明的另一个方面，提供了一种发电复合膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(1)将碳材料、支架物和粘结剂在溶剂中搅拌混合制成分散均匀的浆料；
(2)将上述浆料涂覆在基础板上，制成浆料层；
(3)对上述浆料层进行退火处理，并与基础板分离，获得发电复合膜。
优选地，上述步骤(1)中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；碳材料与溶剂的质量比例范围为1:1～1:200；
采用以上的碳材料、支架物、粘结剂以及溶剂的质量比制成的浆料所制备出的发电复合膜均满足发电性能和机械强度及韧性的要求。
优选地，上述步骤(1)里的粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素，溶剂采用乙醇或松节油透醇。
进一步优选地，退火温度为150摄氏度～500摄氏度，退火时间在30分钟～24小时；在该退火条件下，碳材料与支架物不被破坏，而溶剂可完全挥发；退火后，碳材料、支架物和粘结剂结合在一起形成复合膜并与基础板分离。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)采用本发明提供的制备方法获得的发电复合膜，其中的支架物均匀的分散在碳材料中，碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合在一起形成一种类似钢筋混凝土的稳定结构，这种结构具有自支撑和可弯曲的特点；将其用于蒸发诱导流动发电，则可克服现有技术中的发电组件所受的载片易碎、不可弯折的缺陷；
(2)本发明提供的发电复合膜的制备方法，具有简单易行，便于规模化生产的特点。
附图说明
图1是本发明提供的发电复合膜的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的发电复合膜进行弯曲测试的电阻变化曲线；
图3是本发明实施例2提供的发电复合膜的抗拉伸测试曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明提供的发电复合膜的结构示意图；图中用圆形表示碳材料，线形表示支架物，支架物均匀的分散在碳材料中，支架物和碳材料通过粘结剂紧密的结合在一起，形成一种稳定结构，这种结构类似钢筋混凝土的结构，具有自支撑和可弯曲的特点；其中的支架物作为支撑碳材料框架，具有提高发电复合膜的机械强度和韧性的作用；该发电复合膜加上电极之后，依据蒸发诱导流动的原理可实现持续的发电。
以下结合具体实施例进一步阐述本发明提供的发电复合膜制备方法以及制备得的产品；
实施例1提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：
(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:0.01:0.1的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；
(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为100微米的浆料层；
(3)将以上浆料层在150摄氏度下退火24小时，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。
实施例2提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：
(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:1:1的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；
(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为500微米的浆料层；
(3)将以上浆料层在300摄氏度下退火2小时，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。
实施例3提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：
(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:100:20的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；
(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为1000微米的浆料层；
(3)将以上浆料层在500摄氏度下退火30分钟，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。
以上各个实施例中制备得的发电复合膜中，支架物与碳材料均匀的混合黏结在一起，形成一种类似钢筋混凝土的结构，具有自支撑和可弯曲的特点；而随着发电复合膜里支架物的比例增高，发电复合膜的可弯曲性能逐渐增高，但发电复合膜的导电性能逐渐降低；对于退火步骤而言，随着退火温度的增加，成膜所需的退火时间逐渐降低。
图2是实施例2的方法制备得的发电复合膜在弯曲一万次过程中的电阻变化曲线，从该曲线可以看出，在一万次的弯曲中，该复合发电膜的电阻基本没有变化，表明该发电复合膜具有很好的可弯曲性。
图3是依据实施例2的方法制备得的发电复合膜的抗拉伸测试曲线图，从该测试曲线分析可知，该实施例制备得到的发电复合膜可以承受住3兆帕的拉力；具有很好的抗拉伸性能，这种抗拉伸性使发电复合膜具有自支撑的特点；该发电复合膜的自支撑和可弯曲特点使发电复合膜克服了载片的限制，将其应用于蒸发诱导流动发电装置，则可很好的克服现有技术中的蒸发诱导流动发电装置不便运输及安装维护的缺陷。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发电复合膜，其特征在于，所述发电复合膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；
所述碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；所述碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；所述支架物均匀分散在所述碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；所述碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲的稳定结构；所述支架物采用电绝缘的纤维状、片状或条状物体，所述发电复合膜通过碳材料、支架物和粘结剂在溶剂中搅拌混合后，涂覆退火制成。
2.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述碳材料采用碳纳米颗粒、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述支架物采用玻璃纤维、有机高分子纤维或金属氧化物线。
4.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素。
5.一种权利要求1至4任一项所述的发电复合膜的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括下列步骤：
(1)将碳材料、支架物和粘结剂在溶剂中搅拌混合制成分散均匀的浆料；
(2)将上述浆料涂覆在基础板上，制成浆料层；
(3)对上述浆料层进行退火处理，并与基础板分离，获得发电复合膜。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；碳材料与溶剂的质量比例范围为1:1～1:200。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素，所述溶剂采用乙醇或松节油透醇。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述退火温度为150摄氏度～500摄氏度，退火时间在30分钟～24小时。
CN201510820822.9A 2015-11-24 2015-11-24 一种发电复合膜及其制备方法 Active CN106784289B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510820822.9A CN106784289B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种发电复合膜及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510820822.9A CN106784289B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种发电复合膜及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106784289A CN106784289A (zh) 2017-05-31
CN106784289B true CN106784289B (zh) 2019-01-18

Family

ID=58964239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510820822.9A Active CN106784289B (zh) 2015-11-24 2015-11-24 一种发电复合膜及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106784289B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110948976B (zh) * 2019-12-11 2023-05-16 光之科技(北京)有限公司 一种发热一体板及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2841255B1 (fr) * 2002-06-21 2005-10-28 Inst Nat Polytech Grenoble Materiau a conduction ionique renforce, son utilisation dans les electrodes et les electrolytes
US7332808B2 (en) * 2005-03-30 2008-02-19 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor module and method of manufacturing the same
EP2856497B1 (en) * 2012-06-05 2018-04-18 Stratasys, Inc. Composite made with graphene coated substrates and manufacturing process
CN102709366B (zh) * 2012-06-15 2015-09-30 深圳市创益科技发展有限公司 增强型柔性太阳能电池组件及其封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106784289A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Steering unit cell dipole and internal electric field by highly dispersed Er atoms embedded into NiO for efficient CO2 photoreduction
Wang et al. A TiN Nanorod Array 3D Hierarchical Composite Electrode for Ultrahigh‐Power‐Density Bromine‐Based Flow Batteries
Li et al. Under‐water superaerophobic pine‐shaped Pt nanoarray electrode for ultrahigh‐performance hydrogen evolution
Zhu et al. Electrophoretic deposition of a reduced graphene–Au nanoparticle composite film as counter electrode for CdS quantum dot‐sensitized solar cells
Huang et al. A highly stretchable and fatigue‐free transparent electrode based on an in‐plane buckled au nanotrough network
CN102263221B (zh) 取向碳纳米管/聚合物复合膜及其制备方法和应用
Di et al. Aligned carbon nanotubes for high‐efficiency Schottky solar cells
Qian et al. A high-output flexible triboelectric nanogenerator based on polydimethylsiloxane/three-dimensional bilayer graphene/carbon cloth composites
CN106243367A (zh) 碳纤维增强的树脂薄膜及其制备方法
Pang et al. Transition‐Metal Oxides Anchored on Nitrogen‐Enriched Carbon Ribbons for High‐Performance Pseudocapacitors
Cole et al. Electromechanical properties of polymer electrolyte‐based stretchable supercapacitors
CN108258290A (zh) 磷酸掺杂的基于旋涂技术制备具有层层组装结构的高温质子交换膜方法
CN106784289B (zh) 一种发电复合膜及其制备方法
CN103489501B (zh) 一种复合导电钼浆及应用其制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池背电极的方法
Zhang et al. Paper‐Based Hydroelectric Generators for Water Evaporation‐Induced Electricity Generation
Hu et al. Constructing three-dimensional conductive network in composite bipolar plates by sacrificial materials for improvement of proton exchange membrane fuel cell performance
CN104319117A (zh) 一种3d碗状混合纳米结构石墨烯超级电容器电极材料的制备方法
Li et al. A comprehensive study of transparent conductive silver nanowires films with mixed cellulose ester as matrix
CN103474510B (zh) 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制作方法
Kanawka et al. Microstructure and performance investigation of a solid oxide fuel cells based on highly asymmetric YSZ microtubular electrolytes
CN106208810B (zh) 一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法
Yoo et al. Metal supported tubular solid oxide fuel cells fabricated by suspension plasma spray and suspension high velocity oxy-fuel spray
Yin et al. Sequentially optimizing carbon nanotubes framework towards flexible and compact capacitive energy storage
CN103474128B (zh) 一种制备铜铟镓硒薄膜太阳能电池的方法
He et al. Effect of nickel impregnated hollow fiber anode for micro tubular solid oxide fuel cells

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant