KR101411337B1 - 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 - Google Patents
적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101411337B1 KR101411337B1 KR1020130016383A KR20130016383A KR101411337B1 KR 101411337 B1 KR101411337 B1 KR 101411337B1 KR 1020130016383 A KR1020130016383 A KR 1020130016383A KR 20130016383 A KR20130016383 A KR 20130016383A KR 101411337 B1 KR101411337 B1 KR 101411337B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- energy conversion
- electrode
- poly
- conversion layer
- layer
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 90
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 146
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 134
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 47
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 45
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 27
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 24
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 17
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 12
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 12
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 12
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 claims description 11
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 10
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 8
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052454 barium strontium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 7
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 6
- 125000000051 benzyloxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])O* 0.000 claims description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N octadecyltrimethoxysilane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000167 hafnon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- QTKPMCIBUROOGY-UHFFFAOYSA-N 2,2,2-trifluoroethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC(F)(F)F QTKPMCIBUROOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001665 Poly-4-vinylphenol Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 4
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- WFJNXICXEHGDLB-UHFFFAOYSA-N (4-methoxyphenyl) prop-2-enoate Chemical compound COC1=CC=C(OC(=O)C=C)C=C1 WFJNXICXEHGDLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbut-1-enylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C=CC1=CC=CC=C1 DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910016706 AlCl3—NaCl Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002974 CaO–SiO2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910013618 LiCl—KCl Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021523 barium zirconate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)zirconium Chemical compound [Ba+2].[O-][Zr]([O-])=O DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HAUBPZADNMBYMB-UHFFFAOYSA-N calcium copper Chemical compound [Ca].[Cu] HAUBPZADNMBYMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004816 latex Substances 0.000 claims description 3
- 229920000126 latex Polymers 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WRAQQYDMVSCOTE-UHFFFAOYSA-N phenyl prop-2-enoate Chemical compound C=CC(=O)OC1=CC=CC=C1 WRAQQYDMVSCOTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N trichlorosilane Chemical compound Cl[SiH](Cl)Cl ZDHXKXAHOVTTAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005052 trichlorosilane Substances 0.000 claims description 3
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VRBFTYUMFJWSJY-UHFFFAOYSA-N 28804-46-8 Chemical compound ClC1CC(C=C2)=CC=C2C(Cl)CC2=CC=C1C=C2 VRBFTYUMFJWSJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 2
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PGOAAUBOHVGLCX-UHFFFAOYSA-N trichloro-[3-(2,3,4,5,6-pentafluorophenyl)propyl]silane Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(CCC[Si](Cl)(Cl)Cl)C(F)=C1F PGOAAUBOHVGLCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims 2
- FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N octadecylphosphonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCP(O)(O)=O FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-Methylstyrene Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=C1 JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 claims 1
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- VOQMPZXAFLPTMM-UHFFFAOYSA-N 4-(4-chlorophenoxy)piperidine Chemical compound C1=CC(Cl)=CC=C1OC1CCNCC1 VOQMPZXAFLPTMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N nickel titanium Chemical compound [Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] HLXZNVUGXRDIFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PJRSUKFWFKUDTH-JWDJOUOUSA-N (2s)-6-amino-2-[[2-[[(2s)-2-[[(2s,3s)-2-[[(2s)-2-[[2-[[(2s)-2-[[(2s)-6-amino-2-[[(2s)-2-[[(2s)-2-[[(2s)-2-[(2-aminoacetyl)amino]-4-methylsulfanylbutanoyl]amino]propanoyl]amino]-3-hydroxypropanoyl]amino]hexanoyl]amino]propanoyl]amino]acetyl]amino]propanoyl Chemical compound CSCC[C@H](NC(=O)CN)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CCCCN)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(N)=O PJRSUKFWFKUDTH-JWDJOUOUSA-N 0.000 description 2
- VGQNYXDTZUDPEI-UHFFFAOYSA-N 2-[[2-[bis(carboxymethylsulfanyl)methyl]phenyl]-(carboxymethylsulfanyl)methyl]sulfanylacetic acid Chemical compound OC(=O)CSC(SCC(O)=O)C1=CC=CC=C1C(SCC(O)=O)SCC(O)=O VGQNYXDTZUDPEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Polymers OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- ZFLIKDUSUDBGCD-UHFFFAOYSA-N parabanic acid Chemical compound O=C1NC(=O)C(=O)N1 ZFLIKDUSUDBGCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010021753 peptide-Gly-Leu-amide Proteins 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 2
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- WROUWQQRXUBECT-UHFFFAOYSA-N 2-ethylacrylic acid Chemical compound CCC(=C)C(O)=O WROUWQQRXUBECT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- YOABHZVRSHSWHI-UHFFFAOYSA-N C1CC=2C1=CC=CC2.C2CC=1C2=CC=CC1.C1CC=2C1=CC=CC2 Chemical compound C1CC=2C1=CC=CC2.C2CC=1C2=CC=CC1.C1CC=2C1=CC=CC2 YOABHZVRSHSWHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000574 NaK Inorganic materials 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003926 acrylamides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910001084 galinstan Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilane Chemical compound C[Si](C)(C)[Si](C)(C)C NEXSMEBSBIABKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052704 radon Inorganic materials 0.000 description 1
- SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N radon atom Chemical compound [Rn] SYUHGPGVQRZVTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- VCMJCVGFSROFHV-WZGZYPNHSA-N tenofovir disoproxil fumarate Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O.N1=CN=C2N(C[C@@H](C)OCP(=O)(OCOC(=O)OC(C)C)OCOC(=O)OC(C)C)C=NC2=C1N VCMJCVGFSROFHV-WZGZYPNHSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/857—Macromolecular compositions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
본 발명은 액체와의 접촉면 변화를 이용한 에너지 전환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기습윤(electrowetting)현상의 반대현상을 응용하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 방법 및 장치에 관한 것으로 에너지 전환 장치에 대한 외부의 물리적 힘의 종류가 상부기판과 하부기판 사이에 대한 압력인 경우 및 기판의 기울임을 야기하는 경우 모두에 대해서 전기에너지를 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기습윤(electrowetting)현상의 반대현상을 응용하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 전환시키는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치에 관한 것이다.
종래의 유체를 이용하여 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기술들은 유전물질과 접하고 있는 액체금속의 접촉면적을 시간의 흐름에 따라 변화시켜 유전물질 아래 위치하는 전극에 전기용량(capacitance)을 발생시키는 원리를 이용한다.
종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 미국등록특허 7,898,096호에서 개시하고 있다.
도 1은 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 장치의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 장치는 가늘고 긴 형상의 채널의 벽에 일정한 패턴으로 전극을 형성하고, 전극의 상부에는 유전물질층을 형성시킨다. 그리고 채널의 내부에는 작은 물방울 형태의 전도성 액체와 비전도성 액체를 주입하고, 이러한 물방울 형태의 전도성 액체에 외부전원으로부터 전압을 인가하여 전도성 액체를 분극시킨다.
이 상태에서 채널과 연결되어 있는 소정의 부분(미도시)에 물리적인 압력을 가하게 되면 분극된 물방울 형태의 전도성 액체는 채널을 따라 이동하게 되고, 이 과정에서 일정한 패턴으로 형성되어 있는 다수의 전극은 이동하는 다수의 전도성 액체 방울과 접촉하는 면적이 시간에 따라 계속적으로 변화하게 되어, 그 결과 전기용량이 변화하여 전기 에너지가 생성된다.
그러나, 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 실용화를 위해서는 다양한 문제점들을 가지고 있었다.
종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 전기습윤(electrowetting) 현상을 역으로 이용하는 것을 기본으로 하기 때문에 두 전극이 대향하도록 하는 구조를 채택해야 한다.
이러한 구조적 제한 때문에, 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 좁고 가는 채널 구조를 이용하여야 하였고, 이로 인하여 제조의 어려움 및 액체 순환의 어려움을 가졌다.
또한, 좁고 가는 채널 구조내에서 방울형태의 액체금속이 이동하였다가 외부의 힘이 사라지면 다시 원래의 위치로 복귀하는, 가역가능한(reversible)움직임이 어려워 윤활층(lubricating layer)이 별도로 필요하다는 한계점이 있고, 채널 막힘현상이 쉽게 발생하여 동작이 불가능한 경우가 발생한다.
그리고, 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 좁고 가는 채널 구조를 채용하고 있어, 대향하는 두 전극이 채널의 벽에 일정한 모양으로 패턴되어야 하며, 이러한 구조에 따라 장치구성이 복잡해지고, 전기에너지를 생산하는 모듈의 크기가 커지며, 대량생산이나 원가절감에도 한계가 많았다.
또 다른 문제점으로는 수은 또는 갈린스탄(galinstan)과 같은 액체금속을 사용하여 인체 및 환경에 유해하며, 이러한 전도성 액체를 분극시키기 위해서는 외부로부터 별도의 전원 인가가 필요한 한계점이 있다.
그리고, 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 방법 및 장치는 채널구조에서 가역가능한(reversible)한 움직임을 계속적으로 구현해야 하는 점과 섞이지 않는 상이한 두 종류의 액체를 사용해야하기 때문에 제어의 어려움이 있다.
본 발명의 목적은 물을 포함한 액체 방울(droplet)의 흐름을 통해 에너지전환층과 액체 사이의 접촉면, 접촉면적 또는 접촉각 중 적어도 어느 하나 이상의 변화를 유도하여 이를 전기에너지로 변환하며, 기판에 접촉하는 액체의 접촉각 및 접촉면적을 물리적 힘에 의해 변화시켜 이를 전기에너지로 변환하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 상부면에 간격을 두고 패터닝된 제1전극 및 제2전극을 가지고, 하부면에 상부전극을 가지는 상부기판; 외부의 물리력에 의해 상기 상부기판과의 간격이 변화하며, 상부면에 하부전극을 가지는 하부기판; 상기 상부전극 하 또는 상기 하부전극 상 중 적어도 하나 이상에 형성되어, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 간격 변화에 따라 제1이온성 액체 또는 물과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지가 발생하도록 하는 제1에너지전환층; 및 상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나 상에 형성되어, 상기 상부기판 상을 흐르는 제2이온성 액체 또는 물과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지가 발생하도록 하는 제2에너지전환층;을 포함하여 구성된 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1에너지전환층 상에 상기 제1이온성 액체 또는 물의 형상이 상기 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 소수성 물질층이 적층되거나, 또는 상기 제2에너지전환층 상에 상기 제2이온성 액체 또는 물과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화를 용이하도록 하기 위한 소수성 물질층이 적층되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질층은 하이드로포빅 체인(hydrophobic chain)을 가지는 1 내지 1000 나노미터 크기의 무기물 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 소수성 물질층은 실란(silane)계 물질, 플루오르중합체(fluoropolymer) 물질, 트리클로로실란(Trichlorosilane), 트리에톡시실란(Trimethoxysilane), 펜타플루오르페닐프로필트리클로로실란(Pentafluorophenylpropyltrichlorosilane), (벤질옥시)알킬트리메톡시실란 ((benzyloxy)alkyltrimethoxysilane; BSM-22), (벤질옥시)알킬트리클로로실란 ((benzyloxy)alkyltrichlorosilane; BTS), 헥사메틸디실라잔 (hexamethyldisilazane; HMDS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; OTS), 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane; OTMS), 디비닐테트라메틸디실록산-비스-(벤조시클로부텐) (divinyltetramethyldisiloxane-bis(benzocyclobutene); BCB) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1이온성 액체 또는 상기 제2이온성 액체는 NaCl, LiCl, NaNo3, Na2SiO3, AlCl3-NaCl, LiCl-KCl, KCL, Na,NaOH H2SO4, CH3COOH, HF, CuSO4, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 AgCl 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은 무기물층, 유기물층 또는 유기물과 무기물의 혼합물층 중 적어도 어느 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, PVP)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, PES) 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (Poly(4-methoxyphenylacrylate); PMPA), 폴리(페닐아크릴레이트) (Poly(phenylacrylate); PPA), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); PTFMA), 사이아노에틸풀루란 (Cyanoethylpullulan; CYEPL), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride; PVC), 폴리(파라반사) 수지 (Poly (parabanic acid) resin; PPA), 폴리(t-부틸스티렌) (Poly(t-butylstyrene); PTBS), 폴리티에닐렌비닐렌 (Polythienylenevinylene; PTV), 폴리비닐아세테이트 (Polyvinylacetate; PVA), 폴리(비닐 알코올) (Poly(vinyl alcohol); PVA), 폴리(R메틸스티렌) (Poly(Rmethylstyrene); PAMS), 폴리(비닐 알코올)-코-폴리(비닐 아세테이트)-코-폴리(이타콘산) (Poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); PVAIA), 폴리올레핀 (Polyolefin), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 파릴렌-C (Parylene-C), 폴리이미드 (Polyimide), 옥타데실트리클로로실란 (Octadecyltrichlorosilane; OTS), 폴리(트리아릴아민) (Poly(triarylamine); PTTA), 폴리-3-헥실티오펜 (Poly-3-hexylthiophene; P3HT), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀 (cross-linked Poly-4-vinylphenol; cross-linked PVP), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르) (Poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6 (Nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산 (n-Octadecylphosphonic acid; ODPA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane), 라텍스(latex), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), PHEMA(poly(hydroxy ethyl methacrylate)), 폴리락타이드(polylactide, PLA), PGA(폴리글리콜라이드, polyglycolide), 또는 PGLA (Polyglycolide-co-Lactide ) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 유기물층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은, 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3),탄탈(Ta2O5), 오산화 탄탈럼(Tantalum Pentoxide), 산화아연(Zinc oxide, ZnO), , 산화탄탈륨(Tantalum pentoxide, Ta2O5), 산화이트륨(Yttrium oxide, Y2O3), 산화세륨(Cerium oxide, CeO2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2), 티탄산바륨(Barium titanate, BaTiO3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(Barium zirconate titanate, BZT), 이산화지르코늄(Zirconium dioxide, ZrO2), 산화란탄륨(Lanthanum oxide, La2O3), 하프늄실리케이트(Hafnon, HfSiO4), 란타늄 알루미네이트(Lanthanum Aluminate, LaAlO3), 질화규소(Silicon nitride, Si3N4), Perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(Strontium titanate, SrTiO3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, BST), 티탄산 지르콘산 연(Lead zirconate titanate, PZT), 티탄산칼슘구리(Calcium copper titanate,CCTO), 산화하프늄(HfO2), 아파타이트(A10(MO4)6(X)2), 수산화인회석(Ca10(PO4)6(OH)2), 인산3칼슘(Ca3(PO42)), Na2O-CaO-SiO2, 또는 바이오글라스(CaO-SiO2-P2O5) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한 무기물층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은 액체와의 접촉면적을 넓히기 위한 구조물이 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 상부전극 또는 상기 하부전극은, ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2 또는 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(PEDOT, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 스테인레스 스틸, 크롬을 10%이상 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이를 지지하며, 기판 내부와 외부를 서로 격리시키는 격벽;을 더 포함하되, 상기 하부기판, 상기 상부기판 또는 상기 격벽 중 적어도 하나 이상은 유연하여 상기 외부의 물리력에 의해 형태가 변형되는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 윤활층을 필요로 하지 않도록 하므로써 장치의 단순화, 제조원가 절감과 함께 고장이 적은 에너지 전환장치를 구현한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 별도의 외부 전원인가 없이도 효율적인 전기에너지 전환이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이온성 액체 또는 물을 사용함에 따라 인체 및 환경에 유해한 문제점을 해결한 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 에너지 전환 장치에 대한 외부의 물리적 힘의 종류가 상부기판과 하부기판 사이에 대한 압력인 경우 및 기판의 기울임을 야기하는 경우 모두에 대해서 전기에너지를 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 유체를 이용한 에너지 전환 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 에너지전환층의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 사용태양을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 평면도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 에너지전환층의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 사용태양을 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 상부면에 간격을 두고 패터닝된 제1전극(211) 및 제2전극(212)을 가지고 하부면에 상부전극(213)을 가지는 상부기판(210); 외부의 물리력에 의해 상부기판(210)과의 간격이 변화하며 상부면에 하부전극(221)을 가지는 하부기판(220); 상부전극(213) 하 또는 하부전극(221) 상 중 적어도 하나 이상에 형성된 제1에너지전환층(230); 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이에 위치한 제1이온성 액체 또는 물(281); 제1전극(211) 또는 제2전극(212) 중 적어도 어느 하나 상에 형성되는 제2에너지전환층(240); 및 상부기판 상을 흐르는 제2이온성 액체 또는 물(282)을 포함하도록 구성된다.
제1전극(211)은 제2전극(212)과 쌍을 이루며, 상부전극(213)은 하부전극(221)과 쌍을 이룬다.
제1에너지전환층(230)은 외부의 물리력에 의한 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이의 간격변화에 따라 제1이온성 액체 또는 물(281)과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지를 생성한다.
제2에너지전환층(240)은 제1전극(211)과 제2전극(212) 상을 흐르는 제2이온성 액체 또는 물(282)과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 적어도 어느 하나가 변화하여 전기에너지를 생성한다.
바람직하게는, 제1에너지전환층(230) 또는 제2에너지전환층(240)은 절연층일 수 있다. 그리고, 제1에너지전환층(230) 또는 제2에너지전환층(240)은 제1전극(211)과 제2전극(212) 상에서 또는 상부전극(213)과 하부전극(221) 상에서 비대칭적으로 적층되어야 한다. 예를 들어, 제2에너지전환층(240)은 제1전극(211) 상에만 형성되고 제1에너지전환층(230)은 하부전극(221) 상에만 형성되거나, 제1전극(211) 상에 형성된 제2에너지전환층과 제2전극(212) 상에 형성된 제2에너지전환층의 구성물이 상이하고 하부전극 (221)상에 형성된 제1에너지전환층과 상부전극(213) 하에 형성된 제1에너지전환층의 구성물이 상이하여야 한다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 사용태양을 나타낸 도면이다. 도 6은 제2에너지전환층(240)에 의한 기계적에너지를 전기에너지로 전환하기 위한 사용태양이다. 도 6을 참조하면, 상부기판(210)이 기울어져 상부기판(210) 상의 제2이온성 액체 또는 물(282)이 제1전극(211) 및 제2전극(212)과의 접촉면, 접촉면적 또는 접촉각이 변화하도록 흐르게 된다. 이런 흐름에 의하여, 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 제2이온성 액체 또는 물(282)의 움직임인 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환한다.
또한, 도 7은 제1에너지전환층(230)에 의한 기계적에너지를 전기에너지로 전환하기 위한 사용태양이다. 도 7을 참조하면, 초기 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 상부전극(213)과 하부전극(221) 사이에서 외부에 발생하는 전기 에너지는 0이다. 이후, 상부기판(210)에 대해 외부의 물리적 힘이 작용하여 제1이온성 액체 또는 물(281)과 상부전극(213) 또는 하부전극(221)과의 접촉면적이 변화함에 따라 일정한 극성을 가지는 전기 에너지가 발생한다(V1, V2). 이때 외부의 물리력이 제거되거나 감소하게 되면 상부기판과 하부기판 사이의 간격이 넓어지면서 제1이온성 액체 또는 물(281)은 원래의 형상대로 복원하게 되고, 그에 따라 다시 제1이온성 액체 또는 물(281)과 상부전극(213) 또는 하부전극(221)간의 접촉면적이 변화하게 되어 외부의 물리적 힘이 작용하는 경우와는 반대의 극성을 가지는 또 다른 전기 에너지가 발생하게 된다(V3).
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 제2이온성 액체 또는 물(282)의 흐름에 따른 기계적 에너지와 상부기판(210)과 하부기판(220)의 간격변화에 따른 제1이온성 액체 또는 물(281)과의 접촉면 변화라는 기계적 에너지를 모두 전기에너지로 변환할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1에너지전환층(230) 상에 제1이온성 액체 또는 물(281)의 형상이 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 소수성 물질층(250)이 더 적층되거나, 제2에너지전환층(240) 상에 제1이온성 액체 또는 물(281)이 전극들(211, 212)과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화가 용이하게 되도록 소수성 물질층(260)이 더 적층된다. 바람직하게는, 제1에너지전환층(230) 상 및 제2에너지전환층(240) 상에 각각 소수성 물질층(250, 260)이 적층된다.
또한, 바람직하게는, 제1에너지전환층(230) 상에 적층되는 소수성 물질층(250)은 제1에너지전환층(230)이 형성되지 않은 상부기판(210)의 하부면 또는 하부기판(220)의 상부면에 적층될 수 있다.
바람직하게는, 소수성 물질층(250 또는 260)은 유기물과 무기물이 혼합된 형태의 조성을 가지는 케미컬(유무기 하이브리드형태의 물질)을 포함한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 소수성 물질층(250 또는 260)은 하이드로포빅 체인(hydrophobic chain)을 가지는 1 내지 1000 나노미터 크기의 무기물 입자를 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 소수성 물질층(250 또는 260)은 실란(silane)계 물질, 플루오르중합체(fluoropolymer) 물질, 트리클로로실란(Trichlorosilane), 트리에톡시실란(Trimethoxysilane), 펜타플루오르페닐프로필트리클로로실란(Pentafluorophenylpropyltrichlorosilane), (벤질옥시)알킬트리메톡시실란 ((benzyloxy)alkyltrimethoxysilane; BSM-22), (벤질옥시)알킬트리클로로실란 ((benzyloxy)alkyltrichlorosilane; BTS), 헥사메틸디실라잔 (hexamethyldisilazane; HMDS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; OTS), 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane; OTMS), 디비닐테트라메틸디실록산-비스-(벤조시클로부텐) (divinyltetramethyldisiloxane-bis(benzocyclobutene); BCB) 중 적어도 어느 하나의 물질 또는 이들 물질의 혼합물로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1이온성 액체 또는 제2이온성 액체는 NaCl, LiCl, NaNo3, Na2SiO3, AlCl3-NaCl, LiCl-KCl, KCL, Na,NaOH H2SO4, CH3COOH, HF, CuSO4, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 AgCl 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1에너지전환층(230) 또는 제2에너지전환층(240)은 무기물층 및/또는 유기물층이 적층되어 구성된다. 바람직하게는, 이러한 에너지전환층의 형성은 패터닝이나 증착, 또는 스핀코팅과 같은 방법이 이용될 수 있다.
무기물층과 유기물층은 적층됨에 순서는 상관없으나, 인접하여 적층되어야 한다. 또는, 제1에너지전환층 또는 제2에너지전환층은 무기물과 유기물이 혼합된 조성물로 이루어질 수 있다.
또한, 바람직하게는, 제2에너지전환층(240)은 도시된 바와 같이 제1전극(210)과 제2전극(220)을 모두 덮도록 일체의 층으로 형성되거나, 각각의 전극 상에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 무기물층과 유기물층은 적층될 때 반복 중첩될 수 있다. 즉, 제1에너지전환층(230) 또는 제2에너지전환층(240)은 무기물층과 유기물층의 적층 형태가 반복적으로 이루어져서 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 무기물층 또는 유기물층은 이온성 액체 또는 물과의 접촉면적을 넓히기 위한 구조물이 형성되도록 증착된다. 이러한 구조물은 이온성 액체 또는 물에 대하여 소수성 특질을 가지도록 하는 효과도 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 에너지전환층의 실시예를 나타낸 측면도이다. 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 에너지전환층은 전극기판(410) 상에 패터닝된 전극(420) 상에 에너지전환층(430)이 증착된다. 에너지전환층(430)은 전극(420) 상에 요철 형상(도 4a), 뾰족 돌기 형상(도 4b), 반구 형상(도 4c), 구혈 형상(도 4d)인 미세구조물이 형성되도록 적층된다.
도시된 바에 따르면, 구조물이 일정한 규칙적 패턴을 가지고 있으나, 바람직하게는 구조물은 비규칙적으로 패턴화될 수 있다.
바람직하게는, 구조물이 형성되도록 적층된 에너지전환층(430) 상에 상기 구조물 형상이 유지되도록 소수성 물질층(440)이 적층된다.
이러한 구조물 형상은 상기 전극(420)과 이온성 액체 또는 물의 접촉면적 변화가 보다 커지도록 하여 전기에너지 발생효율을 높이는 효과가 있다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1에너지전환층(230) 또는 제2에너지전환층(240)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, PVP)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, PES) 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (Poly(4-methoxyphenylacrylate); PMPA), 폴리(페닐아크릴레이트) (Poly(phenylacrylate); PPA), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); PTFMA), 사이아노에틸풀루란 (Cyanoethylpullulan; CYEPL), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride; PVC), 폴리(파라반사) 수지 (Poly (parabanic acid) resin; PPA), 폴리(t-부틸스티렌) (Poly(t-butylstyrene); PTBS), 폴리티에닐렌비닐렌 (Polythienylenevinylene; PTV), 폴리비닐아세테이트 (Polyvinylacetate; PVA), 폴리(비닐 알코올) (Poly(vinyl alcohol); PVA), 폴리(R메틸스티렌) (Poly(Rmethylstyrene); PAMS), 폴리(비닐 알코올)-코-폴리(비닐 아세테이트)-코-폴리(이타콘산) (Poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); PVAIA), 폴리올레핀 (Polyolefin), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 파릴렌-C (Parylene-C), 폴리이미드 (Polyimide), 옥타데실트리클로로실란 (Octadecyltrichlorosilane; OTS), 폴리(트리아릴아민) (Poly(triarylamine); PTTA), 폴리-3-헥실티오펜 (Poly-3-hexylthiophene; P3HT), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀 (cross-linked Poly-4-vinylphenol; cross-linked PVP), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르) (Poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6 (Nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산 (n-Octadecylphosphonic acid; ODPA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane), 라텍스(latex), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), PHEMA(poly(hydroxy ethyl methacrylate)), 폴리락타이드(polylactide, PLA), PGA(폴리글리콜라이드, polyglycolide), 또는 PGLA (Polyglycolide-co-Lactide ) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한 유기물층; 및 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3),탄탈(Ta2O5), 오산화 탄탈럼(Tantalum Pentoxide), 산화아연(Zinc oxide, ZnO), , 산화탄탈륨(Tantalum pentoxide, Ta2O5), 산화이트륨(Yttrium oxide, Y2O3), 산화세륨(Cerium oxide, CeO2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2), 티탄산바륨(Barium titanate, BaTiO3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(Barium zirconate titanate, BZT), 이산화지르코늄(Zirconium dioxide, ZrO2), 산화란탄륨(Lanthanum oxide, La2O3), 하프늄실리케이트(Hafnon, HfSiO4), 란타늄 알루미네이트(Lanthanum Aluminate, LaAlO3), 질화규소(Silicon nitride, Si3N4), Perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(Strontium titanate, SrTiO3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, BST), 티탄산 지르콘산 연(Lead zirconate titanate, PZT), 티탄산칼슘구리(Calcium copper titanate,CCTO), 산화하프늄(HfO2), 아파타이트(A10(MO4)6(X)2), 수산화인회석(Ca10(PO4)6(OH)2), 인산3칼슘(Ca3(PO42)), Na2O-CaO-SiO2, 또는 바이오글라스(CaO-SiO2-P2O5) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한 무기물층을 포함한다.
바람직하게는, 유기물층은 유전상수(dielectric constant, K)가 4이하의 물질이 사용될 수 있고, 무기물층은 유전상수(dielectric constant, K)가 5이상의 물질이 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1전극(211), 제2전극(212), 상부전극(213) 또는 하부전극(221)은 ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2 또는 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(PEDOT, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 스테인레스 스틸, 크롬을 10%이상 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극이다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 전환 장치는 비전도성 가스(270)로 채워진 환경에서 실시된다. 일반적으로는 상기 공간은 일반 공기 환경으로도 가능하다.
바람직하게는, 비전도성 가스(270)는 공기, 산소, 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논 또는 라돈 중 적어도 어느 하나로 이루어진다.
바람직하게는, 도 3a에 도시된 바와 같이 제1전극(211a) 및 제2전극(212a)으로 이루어진 쌍에 의한 전기에너지 V1 발생 외에 다른 전극쌍(211b와 212b, 211c와 212c)에 의한 전기에너지 V2, V3 발생을 도모하도록 구성될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 평면도이다. 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 상부기판(210) 상에 제1전극(211)이 평면형태의 오목부를 가지도록 패터닝되고, 제2전극(212)이 상기 오목부에 상응하는 볼록부를 가지도록 패터닝되도록 구성된다.
이를 통해, 이온성 액체 또는 물과의 접촉면, 접촉면적, 접촉각등의 변화를 보다 크게 가져오도록 하여 에너지 전환 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 하부기판(220)과 상부기판(210) 사이를 지지하는 격벽(270)을 더 포함한다.
격벽(270)은 도 7에서 도시된 바와 같이, 외부의 물리적인 힘에 의하여 형태의 변화가 발생하고 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 되돌아오는 복원력 혹은 유연성을 가진다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 하부기판(220) 또는 상부기판(210) 역시 복원력 혹은 유연성을 가지도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 격벽(270)은 단단한(rigid) 형태이나 하부기판(220) 또는 상부기판(210)과 접촉이 유연하여 격벽(270)이 자유로이 밀려나는 형태일 수 있고, 격벽(270)과 하부기판(220)은 단단하나 상부기판(210)이 유연할 수 있고, 모두 유연할 수 있다. 외부의 물리적인 힘에 의하여 상부기판(210)과 제1이온성 액체 또는 물(281)과 맞닿는 접촉면적의 변화를 발생시킬 수 있는 형태이면 구성이 가능하다.
바람직하게는, 격벽(270)의 높이, 혹은 상부 전극기판과 하부 전극기판 사이의 간격은 제1이온성 액체 또는 물(281)의 직경의 크기에 따라 결정되며, 바람직하게는 제1이온성 액체 또는 물(281)의 직경에 비해 2배 이하가 되도록 한다. 또한, 에너지 전환 동작시에는 상부기판(210)과 하부기판(220) 사이의 간격은 제1이온성 액체 또는 물(281)의 직경보다 작아야 한다.
또한, 바람직하게는 격벽(270)은 직사각형, 삼각형, 역삼각형, 원형, 타원형 또는 원기둥형 중 적어도 어느 하나의 모양을 가진다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 격벽(270)에 의하여 어레이 형태로 연결될 수 있다. 즉, 상기 에너지 전환 장치는 격벽(270)에 의하여 삼각형태, 사각형태, 오각형태, 육각형태, 원형태, 격자형태 또는 벌집형태를 가진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치가 복수의 전기에너지 변환을 위한 구조를 채택함에 있어서, 변환한 전기에너지가 직렬 또는 병렬 연결될 수 있도록 하는 구조가 이용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치가 적층되는 형태일 수 있다.
또한, 바람직하게는, 격벽(270)의 모양은 직사각형, 삼각형, 역삼각형, 원형, 타원형, 원기둥형 이 될 수 있으며, 에너지 전환장치 단위셀, Cell(상판+하판+격벽+액체+가스)의 모양은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 원형, 격자형, 벌집형이 가능하다.
바람직하게는, 하부기판(220) 또는 상부기판(210)은 금속 기판, 유리 기판 또는 고분자 소재의 기판이다. 여기서 고분자 소재의 기판은 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PolyethyleneNaphthalate, PEN), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 또는 고분자복합재료(fiber reinforced plastics, FRP) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스틱 기판 또는 필름이다.
또한, 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 상기 서술한 유체를 이용한 에너지 전환 장치가 복수로 연결된 배열형태를 이루되, 하부기판(220) 또는 상부기판(210)에 포함된 전극이 각 에너지 전환 장치마다 개별되거나 2개 이상의 에너지 전환 장치가 공통하여 사용될 수 있다.
그리고, 바람직하게는, 하부기판(220)은 제1이온성 액체 또는 물이 저장되도록하는 오목부를 가지고, 상부기판(210)의 하부면은 상기 오목부에 상응하는 볼록부를 가져, 외부의 물리적인 힘에 의하여 상부기판(210)의 볼록부가 제1이온성 액체 또는 물과의 접촉면, 접촉면적, 접촉각 중 어느 하나가 변화하도록 하게 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치는 상부면에 간격을 두고 패터닝된 제1전극(511) 및 제2전극(512)을 가지고 하부면에 상부전극(513)을 가지는 상부기판(510); 외부의 물리력에 의해 상부기판(510)과의 간격이 변화하며 상부면에 하부전극(521)을 가지는 하부기판(520); 상부전극(513) 하 또는 하부전극(521)의 상 중 적어도 하나 이상에 형성된 제1에너지전환층(530); 상부기판(510)과 하부기판(520) 사이에 위치한 제1전도성 액체(581); 제1전극(511) 또는 제2전극(512) 중 적어도 어느 하나 상에 형성되는 제2에너지전환층(540); 및 상부기판 상을 흐르는 제2전도성 액체(582)을 포함하도록 구성된다.
제1전극(511)은 제2전극(512)과 쌍을 이루며, 상부전극(513)은 하분전극(521)과 쌍을 이룬다.
제1에너지전환층(530)은 외부의 물리력에 의한 상부기판(510)과 하부기판(520) 사이의 간격변화에 따라 제1전도성 액체(581)과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지를 생성한다.
제2에너지전환층(540)은 제1전극(511)과 제2전극(512) 상을 흐르는 제2전도성 액체(582)과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 적어도 어느 하나가 변화하여 전기에너지를 생성한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1에너지전환층(530) 상에 제1전도성 액체(581)의 형상이 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 친수성 물질층(550)이 더 적층되거나, 제2에너지전환층(540) 상에 제1전도성 액체(581)이 전극들(511, 512)과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화가 용이하게 되도록 친수성 물질층(560)이 더 적층된다. 바람직하게는, 제1에너지전환층(530) 상 및 제2에너지전환층(540) 상에 각각 친수성 물질층(550, 560)이 적층된다.
또한, 바람직하게는, 제1에너지전환층(530) 상에 적층되는 친수성 물질층(550)은 제1에너지전환층(530)이 형성되지 않은 상부기판(510)의 하부면 또는 하부기판(520)의 상부면에 적층될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1전도성 액체(581) 또는 제2전도성 액체(582)는 수은, 리튬, 갈륨, 칼륨, NaK, 비스무트, 주석, 나트륨, 나트륨-칼륨 alloy 등이 사용될 수 있으며, 비저항범위가 1uΩ/cm 내지 1000uΩ/cm이며, 유전상수(dielectric constant, K)가 5이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 친수성 물질층(550, 560)은 폴리아크릴산(Poly(acrylic acid), PAA), 아크릴아미드(Acrylamides), 말레산 무수물 공중합체(Maleic Anhydride Copolymers), 메타크릴레이트(Methacrylate), 에타크릴레이트(Ethacrylate), 아민 작용성 중합체(Amine-Functional Polymers), 아민-관능기를 갖는 중합체(Amine-Functional Polymers), 폴리스티렌설포네이트(Polystyrenesulfonate, PSS), 비닐산(Vinyl Acids), 비닐알코올(Vinyl Alcohols), -NH, -CO-, 아미노기, -NH2, 수산기, -OH, 카르복실기 및 -COOH, 중 적어도 어느 하나의 기능기를 포함하는 물질로 이루어진다.
이 외에, 전도성 액체를 이용하는 상기 실시예에 있어서, 상부기판(510), 제1전극(511), 제2전극(512), 상부전극(513), 하부기판(520), 하부전극(521) 제1에너지전환층(530), 제2에너지전환층(540), 격벽(570)의 특징과 구조 등과 관련된 기술적 사항은 앞서 이온성 액체 또는 물을 사용한 실시예 혹은 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4a 내지 도 4d, 도 6 및 도 7에서 설명된 내용에 따라 구성될 수 있어 자세한 내용은 생략한다.
또한, 도 2에서 설명한 이온성 액체 또는 물을 사용하는 것과 도 5에서 설명한 전도성 액체를 사용하는 것을 조합하여, 상부기판과 하부기판 사이는 이온성 액체 또는 물을 사용하되 상부기판을 흐르는 것은 전도성 액체를 이용할 수 있다. 반대로도 충분히 가능하다. 다만, 이러한 경우 액체의 특성에 맞게 소수성 물질층 또는 친수성 물질층을 적층하여야 한다.
본 발명은 앞서 살펴본 바와 같이 이종 액체를 두 종류 이상 사용하는 종래에 비하여 채널내 막힘현상, 섞임현상을 막을 수 있고, 윤활층(lubricating layer) 또한 필요하지 않게 된다. 특히, 대향하는 전극 쌍을 요구하지 않아 채널구조 등과 같은 제조의 어려움 또는 액체의 순환성이 곤란한 구조 제한이 없어 보다 경제적이고 관리가 용이한 에너지 전환 장치를 구성할 수 있다.
또한, 종래의 기술은 전극 절연막의 구조를 1층의 자기집함 분자 단층(self assembly molecular monolayer)와 1층의 유전층(dielectric layer) 또는 그 이상의 절연층(non conductive layer) 또는 이들의 다양한 조합을 제한하고 있으나, 본 발명은 에너지 전환효율 최적을 위한 구조를 제안한다. 즉, 제1전극 또는 제2전극 중 적어도 한 쪽의 기판에 (적층 순서에 따라) 전극/무기물층/유기물층/(소수성물질층, 친수성물질층 중 액체의 종류에 따라 선택됨) 또는 전극/유기물층/무기물층/(소수성물질층, 친수성물질층 중 액체의 종류에 따라 선택됨)의 구성을 가지도록 하며, 제1전극 및 제2전극 모두에 (적층 순서에 따라) 전극/무기물층/유기물층/(소수성물질층, 친수성물질층 중 액체의 종류에 따라 선택됨) 또는 전극/유기물층/무기물층/(소수성물질층, 친수성물질층 중 액체의 종류에 따라 선택됨)의 구성을 가지도록 변경될 수 있다.
또한, 종래의 기술은 전도성 액체를 이용함에 있어서 분극을 위한 외부전원 인가를 필요로 하였으나, 본 발명은 에너지전환층이 이온성 액체를 분극하는 역할을 수행하여 외부전원 인가가 불요하다.
그리고, 본 발명에 따른 에너지 전환 장치는 기판에 대한 외부의 물리적 힘의 종류가 상부기판과 하부기판 사이에 대한 압력인 경우 및 기판의 기울임을 야기하는 경우 모두에 대해서 전기에너지를 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
210 : 상부기판 211 : 제1전극
212 : 제2전극 213 : 상부전극
220 : 하부기판 221 : 하부전극
230 : 제1에너지전환층 240 : 제2에너지전환층
281 : 제1이온성 액체 또는 물 282 : 제2이온성 액체 또는 물
212 : 제2전극 213 : 상부전극
220 : 하부기판 221 : 하부전극
230 : 제1에너지전환층 240 : 제2에너지전환층
281 : 제1이온성 액체 또는 물 282 : 제2이온성 액체 또는 물
Claims (11)
- 상부면에 간격을 두고 패터닝된 제1전극 및 제2전극을 가지고, 하부면에 상부전극을 가지는 상부기판;
외부의 물리력에 의해 상기 상부기판과의 간격이 변화하며, 상부면에 하부전극을 가지는 하부기판;
상기 상부전극 하 또는 상기 하부전극 상 중 적어도 하나 이상에 형성되어, 상기 상부기판과 상기 하부기판 사이의 간격 변화에 따라 제1이온성 액체 또는 물과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지가 발생하도록 하는 제1에너지전환층; 및
상기 제1전극 또는 상기 제2전극 중 적어도 어느 하나 상에 형성되어, 상기 상부기판 상을 흐르는 제2이온성 액체 또는 물과의 접촉각, 접촉면, 접촉면적 중 어느 하나가 변화하여 전기에너지가 발생하도록 하는 제2에너지전환층;을 포함하여 구성된 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1에너지전환층 상에 상기 제1이온성 액체 또는 물의 형상이 상기 외부의 물리력이 제거되면 원래의 형태로 복원될 수 있도록 소수성 물질층이 적층되거나,
또는 상기 제2에너지전환층 상에 상기 제2이온성 액체 또는 물과의 접촉면, 접촉각 또는 접촉면적 변화를 용이하도록 하기 위한 소수성 물질층이 적층되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 소수성 물질층은 하이드로포빅 체인(hydrophobic chain)을 가지는 1 내지 1000 나노미터 크기의 무기물 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 소수성 물질층은 실란(silane)계 물질, 플루오르중합체(fluoropolymer) 물질, 트리클로로실란(Trichlorosilane), 트리에톡시실란(Trimethoxysilane), 펜타플루오르페닐프로필트리클로로실란(Pentafluorophenylpropyltrichlorosilane), (벤질옥시)알킬트리메톡시실란 ((benzyloxy)alkyltrimethoxysilane; BSM-22), (벤질옥시)알킬트리클로로실란 ((benzyloxy)alkyltrichlorosilane; BTS), 헥사메틸디실라잔 (hexamethyldisilazane; HMDS), 옥타데실트리클로로실란 (octadecyltrichlorosilane; OTS), 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane; OTMS), 디비닐테트라메틸디실록산-비스-(벤조시클로부텐) (divinyltetramethyldisiloxane-bis(benzocyclobutene); BCB) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제1이온성 액체 또는 상기 제2이온성 액체는 NaCl, LiCl, NaNo3, Na2SiO3, AlCl3-NaCl, LiCl-KCl, KCL, Na,NaOH H2SO4, CH3COOH, HF, CuSO4, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 AgCl 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은 무기물층, 유기물층 또는 유기물과 무기물의 혼합물층 중 적어도 어느 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은,
폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate, PMMA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리4비닐페놀(poly(4-vinylpenol, PVP)) 또는 폴리이서술폰(polyethersulfone, PES) 폴리(4-메톡시페닐아크릴레이트) (Poly(4-methoxyphenylacrylate); PMPA), 폴리(페닐아크릴레이트) (Poly(phenylacrylate); PPA), 폴리(2,2,2-트리플로로에틸 메타아크릴레이트) (Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate); PTFMA), 사이아노에틸풀루란 (Cyanoethylpullulan; CYEPL), 폴리염화비닐 (polyvinyl chloride; PVC), 폴리(파라반사) 수지 (Poly (parabanic acid) resin; PPA), 폴리(t-부틸스티렌) (Poly(t-butylstyrene); PTBS), 폴리티에닐렌비닐렌 (Polythienylenevinylene; PTV), 폴리비닐아세테이트 (Polyvinylacetate; PVA), 폴리(비닐 알코올) (Poly(vinyl alcohol); PVA), 폴리(R메틸스티렌) (Poly(Rmethylstyrene); PAMS), 폴리(비닐 알코올)-코-폴리(비닐 아세테이트)-코-폴리(이타콘산) (Poly(vinyl alcohol)-co-poly(vinyl acetate)-co-poly(itaconic acid); PVAIA), 폴리올레핀 (Polyolefin), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 파릴렌-C (Parylene-C), 폴리이미드 (Polyimide), 옥타데실트리클로로실란 (Octadecyltrichlorosilane; OTS), 폴리(트리아릴아민) (Poly(triarylamine); PTTA), 폴리-3-헥실티오펜 (Poly-3-hexylthiophene; P3HT), 가교 결합된 폴리-4-비닐페놀 (cross-linked Poly-4-vinylphenol; cross-linked PVP), 폴리(퍼플로로알케닐비닐 에테르) (Poly(perfluoroalkenylvinyl ether)), 나일론-6 (Nylon-6), n-옥타데실포스포닉 산 (n-Octadecylphosphonic acid; ODPA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane), 라텍스(latex), 초산셀룰로오스(cellulose acetate), PHEMA(poly(hydroxy ethyl methacrylate)), 폴리락타이드(polylactide, PLA), PGA(폴리글리콜라이드, polyglycolide), 또는 PGLA (Polyglycolide-co-Lactide ) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함하는 유기물층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은,
산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3),탄탈(Ta2O5), 오산화 탄탈럼(Tantalum Pentoxide), 산화아연(Zinc oxide, ZnO), , 산화탄탈륨(Tantalum pentoxide, Ta2O5), 산화이트륨(Yttrium oxide, Y2O3), 산화세륨(Cerium oxide, CeO2), 이산화타이타늄(titanium dioxide, TiO2), 티탄산바륨(Barium titanate, BaTiO3), 바륨 지르코네이트 티타네이트(Barium zirconate titanate, BZT), 이산화지르코늄(Zirconium dioxide, ZrO2), 산화란탄륨(Lanthanum oxide, La2O3), 하프늄실리케이트(Hafnon, HfSiO4), 란타늄 알루미네이트(Lanthanum Aluminate, LaAlO3), 질화규소(Silicon nitride, Si3N4), Perovskite 물질로는, 스트론튬 티타네이트(Strontium titanate, SrTiO3), 바륨 스트론튬 티타네이트(barium strontium titanate, BST), 티탄산 지르콘산 연(Lead zirconate titanate, PZT), 티탄산칼슘구리(Calcium copper titanate,CCTO), 산화하프늄(HfO2), 아파타이트(A10(MO4)6(X)2), 수산화인회석(Ca10(PO4)6(OH)2), 인산3칼슘(Ca3(PO42)), Na2O-CaO-SiO2, 또는 바이오글라스(CaO-SiO2-P2O5) 중 적어도 어느 하나의 물질을 포함한 무기물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1에너지전환층 또는 상기 제2에너지전환층은 액체와의 접촉면적을 넓히기 위한 구조물이 형성된 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1전극, 상기 제2전극, 상기 상부전극 또는 상기 하부전극은,
ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2 또는 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극이거나 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극이거나 페돗(PEDOT, polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride), 스테인레스 스틸, 크롬을 10%이상 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극인 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부기판과 상기 상부기판 사이를 지지하며, 기판 내부와 외부를 서로 격리시키는 격벽;을 더 포함하되,
상기 하부기판, 상기 상부기판 또는 상기 격벽 중 적어도 하나 이상은 유연하여 상기 외부의 물리력에 의해 형태가 변형되는 것을 특징으로 하는 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130016383A KR101411337B1 (ko) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130016383A KR101411337B1 (ko) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101411337B1 true KR101411337B1 (ko) | 2014-06-25 |
Family
ID=51134036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020130016383A KR101411337B1 (ko) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101411337B1 (ko) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101528105B1 (ko) * | 2014-07-22 | 2015-06-12 | 한양대학교 산학협력단 | Rewod 발전장치 |
KR101557238B1 (ko) * | 2014-09-04 | 2015-10-02 | 성균관대학교산학협력단 | 액체방울을 이용한 발전소자 |
KR101560098B1 (ko) * | 2014-10-20 | 2015-10-13 | 성균관대학교산학협력단 | 액체방울을 이용한 발전시스템 |
WO2016010263A1 (ko) * | 2014-07-15 | 2016-01-21 | 전자부품연구원 | 액체를 이용한 전극 적층 구조 에너지 전환 장치 |
WO2016013849A1 (ko) * | 2014-07-22 | 2016-01-28 | 한양대학교 산학협력단 | Rewod 발전장치 및 역 전기습윤 발전 모듈 |
KR20170002424A (ko) * | 2014-04-09 | 2017-01-06 | 베이징 인스티튜트 오브 나노에너지 앤드 나노시스템즈 | 액체의 역학 에너지를 수집하는 마찰식 나노발전기 및 발전 방법 |
KR20170122033A (ko) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 한양대학교 산학협력단 | 역전기습윤 발전 모듈 |
KR20170140596A (ko) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 한양대학교 산학협력단 | 발전 모듈 |
KR20180018906A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-22 | 울산대학교 산학협력단 | 유체를 이용한 마찰전기 기반의 발전소자 |
US10305395B2 (en) | 2015-03-03 | 2019-05-28 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Triboelectric energy harvester using electrolyte |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006022663A (ja) | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 液体移送装置 |
US7898096B1 (en) | 2007-08-22 | 2011-03-01 | Thomas Nikita Krupenkin | Method and apparatus for energy harvesting using microfluidics |
KR20110056867A (ko) * | 2009-11-23 | 2011-05-31 | 삼성전자주식회사 | 튜브형 압전 에너지 발생 장치 및 그 제조방법 |
JP4880944B2 (ja) * | 2005-08-11 | 2012-02-22 | セイコーインスツル株式会社 | 液体移動装置、マイクロリアクタ、およびマイクロリアクタシステム |
-
2013
- 2013-02-15 KR KR1020130016383A patent/KR101411337B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006022663A (ja) | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Fuji Xerox Co Ltd | 液体移送装置 |
JP4880944B2 (ja) * | 2005-08-11 | 2012-02-22 | セイコーインスツル株式会社 | 液体移動装置、マイクロリアクタ、およびマイクロリアクタシステム |
US7898096B1 (en) | 2007-08-22 | 2011-03-01 | Thomas Nikita Krupenkin | Method and apparatus for energy harvesting using microfluidics |
KR20110056867A (ko) * | 2009-11-23 | 2011-05-31 | 삼성전자주식회사 | 튜브형 압전 에너지 발생 장치 및 그 제조방법 |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170002424A (ko) * | 2014-04-09 | 2017-01-06 | 베이징 인스티튜트 오브 나노에너지 앤드 나노시스템즈 | 액체의 역학 에너지를 수집하는 마찰식 나노발전기 및 발전 방법 |
KR101893217B1 (ko) * | 2014-04-09 | 2018-08-29 | 베이징 인스티튜트 오브 나노에너지 앤드 나노시스템즈 | 액체의 역학 에너지를 수집하는 마찰식 나노발전기 및 발전 방법 |
WO2016010263A1 (ko) * | 2014-07-15 | 2016-01-21 | 전자부품연구원 | 액체를 이용한 전극 적층 구조 에너지 전환 장치 |
US10291153B2 (en) | 2014-07-15 | 2019-05-14 | Korea Electronics Technology Institute | Electrode stacked energy conversion device using liquid |
KR20160008863A (ko) * | 2014-07-15 | 2016-01-25 | 전자부품연구원 | 액체를 이용한 전극 적층 구조 에너지 전환 장치 |
KR101988876B1 (ko) * | 2014-07-15 | 2019-06-13 | 전자부품연구원 | 액체를 이용한 전극 적층 구조 에너지 전환 장치 |
WO2016013849A1 (ko) * | 2014-07-22 | 2016-01-28 | 한양대학교 산학협력단 | Rewod 발전장치 및 역 전기습윤 발전 모듈 |
KR101528105B1 (ko) * | 2014-07-22 | 2015-06-12 | 한양대학교 산학협력단 | Rewod 발전장치 |
KR101557238B1 (ko) * | 2014-09-04 | 2015-10-02 | 성균관대학교산학협력단 | 액체방울을 이용한 발전소자 |
KR101560098B1 (ko) * | 2014-10-20 | 2015-10-13 | 성균관대학교산학협력단 | 액체방울을 이용한 발전시스템 |
US10305395B2 (en) | 2015-03-03 | 2019-05-28 | Research & Business Foundation Sungkyunkwan University | Triboelectric energy harvester using electrolyte |
KR20170122033A (ko) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 한양대학교 산학협력단 | 역전기습윤 발전 모듈 |
KR102570652B1 (ko) | 2016-04-26 | 2023-08-23 | 한양대학교 산학협력단 | 역전기습윤 발전 모듈 |
KR20170140596A (ko) * | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 한양대학교 산학협력단 | 발전 모듈 |
KR101972637B1 (ko) * | 2016-06-13 | 2019-04-25 | 한양대학교 산학협력단 | 발전 모듈 |
KR101886501B1 (ko) * | 2016-08-10 | 2018-08-08 | 울산대학교 산학협력단 | 유체를 이용한 마찰전기 기반의 발전소자 |
KR20180018906A (ko) * | 2016-08-10 | 2018-02-22 | 울산대학교 산학협력단 | 유체를 이용한 마찰전기 기반의 발전소자 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101411337B1 (ko) | 적층구조를 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 | |
KR101407489B1 (ko) | 액체를 이용한 에너지 전환 장치 | |
KR101358291B1 (ko) | 액체의 접촉각 및 접촉면적의 변화를 이용한 에너지 전환 장치 | |
KR101358295B1 (ko) | 액체를 이용한 에너지 전환 기판 | |
KR101358286B1 (ko) | 액체와의 접촉면 변화를 이용한 에너지 전환 장치 | |
KR101435502B1 (ko) | 액체를 이용한 플렉서블 에너지 전환 장치 | |
KR101468642B1 (ko) | 액체를 이용한 회전형 에너지 전환 장치 | |
KR20170022050A (ko) | 액체 방울 측정 장치 | |
US10291153B2 (en) | Electrode stacked energy conversion device using liquid | |
KR101810036B1 (ko) | 액체를 이용한 에너지 전환 장치 | |
KR101403017B1 (ko) | 관통홀을 가지는 액체를 이용한 에너지 전환 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170512 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180406 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190313 Year of fee payment: 6 |