CN117985647A - 一种基于纳米涂层的产电器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于纳米涂层的产电器件及其制备方法,该产电器件包括:基底层、第一导电电极组、第二导电电极组、第一纳米涂层和第二纳米涂层;在基底层的第一侧表面的部分表面上设置有第一导电电极组,在基底层的第二侧表面的部分表面上设置有第二导电电极组;在基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与基底层接触的表面上设置有第一纳米涂层;在基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及第二导电电极组不与基底层接触的表面上设置有第二纳米涂层;当任一导电电极组置放于极性溶液中时产生电信号。本发明在产电器件尺寸不变的情况下,通过结构优化提升产电量,提升材料利用率,从整体上提升产电能耗比。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域,具体涉及一种基于纳米涂层的产电器件及其制备方法。
背景技术
人类的生活生产已经离不开电力,而电力的生产除了传统的火电、水电、核电、风电、光伏等,水蒸发发电(水伏发电)和湿气发电等的提出,开启了能源电力生产的一个新方向;其中,水蒸发发电是利用纳米材料的尺寸结构特点,如表面效应和量子效应,利用这种效应,将纳米材料浸没在水中或者暴露于湿气环境中,和水发生一些耦合作用产生电信号。
现有技术中将单一氧化物纳米材料或者对应基底上都是单一氧化物的纳米材料涂敷在含有上下电极的基地材料上产生电信号,一方面由于器件结构限制发电量低。
发明内容
鉴于上述问题,提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于纳米涂层的产电器件及其制备方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种基于纳米涂层的产电器件,
基底层、第一导电电极组、第二导电电极组、第一纳米涂层和第二纳米涂层;所述基底层包括相对设置的第一侧表面和第二侧表面;
其中,在所述基底层的第一侧表面的部分表面上设置有所述第一导电电极组,在所述基底层的第二侧表面的部分表面上设置有所述第二导电电极组;其中,所述第一导电电极组和所述第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极;
在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置有所述第一纳米涂层;
在所述基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及所述第二导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置有所述第二纳米涂层;其中,当所述第一导电电极组和/或所述第二导电电极组置放于极性溶液中时产生电信号。
根据本发明的另一方面,提供了一种适用于上述基于纳米涂层的产电器件的制备方法,包括:
提供基底层,其中,所述基底层包括相对设置的第一侧表面和第二侧表面;
在所述基底层的第一侧表面的部分表面上设置第一导电电极组,在所述基底层的第二侧表面的部分表面上设置第二导电电极组;其中,所述第一导电电极组和所述第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极;
在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及所述第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置第一纳米涂层;
在所述基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及所述第二导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置第二纳米涂层。
基于纳米涂层的产电器件根据本发明的一种基于纳米涂层的产电器件及其制备方法,该产电器件包括:基底层、第一导电电极组、第二导电电极组、第一纳米涂层和第二纳米涂层;其中,在基底层的第一侧表面的部分表面上设置有第一导电电极组,在基底层的第二侧表面的部分表面上设置有第二导电电极组;第一导电电极组和第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极;在基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与基底层接触的表面上设置有第一纳米涂层;在基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及第二导电电极组不与基底层接触的表面上设置有第二纳米涂层;当第一导电电极组和/或第二导电电极组置放于极性溶液中时产生电信号。本发明通过在基底层的两面设置导电电极组,在导电电极组上涂敷纳米涂层构成更大发电能力的产电器件,在产电器件尺寸不变的情况下,通过结构优化提升产电量,提升材料利用率,从整体上提升产电能耗比。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的结构示意图;
图2a示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的工作状态示意图一;
图2b示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的工作状态示意图二;
图3示出了本发明实施例提供的基于纳米涂层的产电器件的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的一侧表面结构示意图。如图1所示,该产电器件包括:基底层101、第一导电电极组1021、第二导电电极组1022、第一纳米涂层1031和第二纳米涂层1032。
具体地说,在基底层101的第一侧表面的部分表面上设置有第一导电电极组1021,在基底层101的第二侧表面的部分表面上设置有第二导电电极组1022;其中,基于基底层101的厚度一般很薄,基底层101的第一侧表面和第二侧表面可以认为是本实施例中的基底层101的上表面和与之对应的下表面;第一导电电极组1021和第二导电电极组1022各包括有间隔设置的两个电极。
需要说明的是,若选择较厚的基底层,基底层的第一侧表面和第二侧表面也可以是相邻表面,本实施例不对此加以限定。
在基底层101的第一侧表面(如上表面)的其他部分表面上以及第一导电电极组1021不与基底层101接触的表面上设置有第一纳米涂层1031;与之对应的,在基底层的下表面,也就是基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及第二导电电极组1022不与基底层101接触的表面上设置有第二纳米涂层。需要说明的是,图1中仅给出了所述第一导电电极组1021在所述基底层101上的正投影与所述第二导电电极组1022在所述基底层101上的正投影完全重合的一种示例,需要说明的是,第一导电电极组1021和第二导电电极组1022可以随意设置,也就是说,所述第一导电电极组1021在所述基底层101上的正投影与所述第二导电电极组1022在所述基底层101上的正投影可以部分重合、完全重合或完全不重合。
图2a示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的工作状态示意图一,如图2a所示,将产电器件横着置放于极性溶液中,单侧的导电电极在极性溶液中即可产生电信号,当第一导电电极组1021和/或第二导电电极组1022置放于极性溶液中时产生电信号;其中,极性溶液包括水等导电溶液。该产电器件的第一导电电极组1021和/或第二导电电极组1022两侧均可产电,从而提升产电能力,图2b示出了本发明实施例提供的一种基于纳米涂层的产电器件的工作状态示意图二,如图2b所示,也可将产电器件竖着置放于极性溶液中。
发电原理角度需要氧化物自身的物化特性和纳米级尺度效应,通过不同氧化物纳米颗粒之间的混合,能够一定程度上弥补不同尺寸之间的尺寸效应,根据不同配比可以调控相应的产电性能;不同材料之间的混合,能够产生结构上的势差,因此,相对于单一氧化物纳米颗粒,多种氧化物纳米颗粒在水等极性溶液的刺激下进一步提升发电性能。
通过原理分析发现,很多氧化物纳米颗粒都存在相应尺度下的一些效应,都可以用于制备产电器件,为了不局限于现有的某一种氧化物纳米颗粒,在一种可选的方式中,第一纳米涂层和/或第二纳米涂层包括有至少两种氧化物纳米颗粒。
在一种可选的方式中,至少两种氧化物纳米颗粒的材料至少包括以下材料中的两种:三氧化二铝纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒。
通过实验分析,三氧化二铝纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒等氧化物纳米颗粒,在直径为100-500纳米时的产电效能较好,因此,在一种可选的方式中,至少两种氧化物纳米颗粒的直径为100-500纳米。也就是说,氧化物纳米颗粒可以是两种及以上氧化物纳米颗粒的混合物,比如三氧化二铝纳米颗粒和二氧化硅纳米颗粒的混合物。
在一种可选的方式中,第一导电电极组和第二导电电极组的材料为石墨导电材料;如CH-8碳糊等。
在一种可选的方式中,基底层为柔性基底层;基底层为聚合物薄膜;例如,聚酰亚胺膜、聚氯乙烯膜等聚合物薄膜。
在一种可选的方式中,第一纳米涂层和第二纳米涂层的厚度为10-200微米。
采用本实施例的产电器件,通过在基底层的两面设置导电电极组,在导电电极组上涂敷氧化物纳米颗粒层构成更大发电能力的产电器件,在产电器件尺寸不变的情况下,通过结构优化提升产电量,提升材料利用率,从整体上提升产电能耗比;其中,氧化物纳米颗粒可以是两种及以上氧化物纳米颗粒的混合物,而不局限于现有的某一种氧化物纳米颗粒,拓宽了材料种类;且产电过程中不消耗其他能源,提高能源利用率,缓解能源压力,就是通过串并联该产电器件,或批量化大量生产,可以得到一定可观的发电量,能够用于产电,且不耗费能源。
图3示出了本发明实施例提供的基于纳米涂层的产电器件的制备方法的流程图,如图3所示,该方法包括以下步骤S301-步骤S306:
步骤S301:提供基底层。
其中,基底层包括相对设置的第一侧表面和第二侧表面。
在一种可选的方式中,该方法还包括:将至少两种氧化物纳米颗粒通过预设溶剂进行混合得到混合液。
具体地,将至少两种氧化物纳米颗粒按照预设比例与预设溶剂进行混合得到混合液;其中,预设溶剂为乙醇或去离子水;具体地说,以两种氧化物纳米颗粒为例,将两种氧化物纳米颗粒通过乙醇或者去离子水等溶剂混合在一起得到混合液。预设比例可以通过人工设定,例如,可以将两种氧化物纳米颗粒和预设溶剂的成分比按照1g:1g:10ml的比例混合。
步骤S302:在基底层的第一侧表面的部分表面上设置第一导电电极组,在基底层的第二侧表面的部分表面上设置第二导电电极组。
其中,第一导电电极组和第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极。具体地说,在基底层的第一侧表面的部分表面上涂敷石墨导电材料,待干燥后形成第一导电电极组;在基底层的第二侧表面的部分表面上涂敷石墨导电材料,待干燥后形成第二导电电极组。在本步骤中,选取一定尺寸大小的柔性薄膜作为基底层,在基底层的每一侧表面先涂敷石墨导电材料;比如CH-8碳糊,等碳糊自然干燥后形成第一导电电极组和第二导电电极组;其中,碳糊的宽度可以在1-2厘米之间,碳糊之间的距离可以是碳糊宽度的1-3倍。
步骤S303:在基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与基底层接触的表面上设置第一纳米涂层。
在一种可选的方式中,步骤S303进一步包括:在基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与基底层接触的表面上涂敷混合液,待干燥后形成第一纳米涂层。
步骤S304:在基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及第二导电电极组不与基底层接触的表面上设置第二纳米涂层。
在一种可选的方式中,步骤S304进一步包括:在基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及第二导电电极组不与基底层接触的表面上涂敷混合液,待干燥后形成第二纳米涂层,进而得到基于纳米涂层的产电器件。
基于纳米涂层的产电器件采用本实施例提供的方法,通过在基底层的两面设置导电电极组,在导电电极组上涂敷氧化物纳米颗粒层构成更大发电能力的产电器件,在产电器件尺寸不变的情况下,通过结构优化提升产电量,提升材料利用率,从整体上提升产电能耗比;其中,氧化物纳米颗粒可以是两种及以上氧化物纳米颗粒的混合物,而不局限于现有的某一种氧化物纳米颗粒,拓宽了材料种类;且产电过程中不消耗其他能源,提高能源利用率,缓解能源压力,就是通过串并联该产电器件,或批量化大量生产,可以得到一定可观的发电量,能够用于产电,且不耗费能源。
在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
类似地,应当理解,为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如,计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤,除有特殊说明外,不应理解为对执行顺序的限定。
Claims (10)
1.一种基于纳米涂层的产电器件,其特征在于,包括:基底层、第一导电电极组、第二导电电极组、第一纳米涂层和第二纳米涂层;所述基底层包括相对设置的第一侧表面和第二侧表面;
其中,在所述基底层的第一侧表面的部分表面上设置有所述第一导电电极组,在所述基底层的第二侧表面的部分表面上设置有所述第二导电电极组;其中,所述第一导电电极组和所述第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极;
在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置有所述第一纳米涂层;
在所述基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及所述第二导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置有所述第二纳米涂层;其中,当所述第一导电电极组和/或所述第二导电电极组置放于极性溶液中时产生电信号。
2.根据权利要求1所述的产电器件,其特征在于,所述第一纳米涂层和/或所述第二纳米涂层包括有至少两种氧化物纳米颗粒。
3.根据权利要求2所述的产电器件,其特征在于,所述至少两种氧化物纳米颗粒的材料至少包括以下材料中的两种:三氧化二铝纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、二氧化钛纳米颗粒。
4.根据权利要求2所述的产电器件,其特征在于,所述至少两种氧化物纳米颗粒的直径为100-500纳米。
5.根据权利要求1所述的产电器件,其特征在于,所述第一纳米涂层和所述第二纳米涂层的厚度为10-200微米。
6.根据权利要求1-5任一项中所述的产电器件,其特征在于,所述第一导电电极组和所述第二导电电极组的材料为石墨导电材料。
7.根据权利要求1-5任一项中所述的产电器件,其特征在于,所述基底层为柔性基底层;所述基底层为聚合物薄膜。
8.一种适用于权利要求1-7中任一项所述的基于纳米涂层的产电器件的制备方法,其特征在于,包括:
提供基底层;其中,所述基底层包括相对设置的第一侧表面和第二侧表面;
在所述基底层的第一侧表面的部分表面上设置第一导电电极组,在所述基底层的第二侧表面的部分表面上设置第二导电电极组;其中,所述第一导电电极组和所述第二导电电极组各包括有间隔设置的两个电极;
在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及所述第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置第一纳米涂层;
在所述基底层的第二侧表面的其他部分表面上以及所述第二导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置第二纳米涂层。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将至少两种氧化物纳米颗粒通过预设溶剂进行混合得到混合液。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及所述第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上设置第一纳米涂层进一步包括:
在所述基底层的第一侧表面的其他部分表面上以及所述第一导电电极组不与所述基底层接触的表面上涂敷所述混合液,待干燥后形成第一纳米涂层。
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2022
- 2022-11-07 CN CN202211384484.5A patent/CN117985647A/zh active Pending
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