[发明专利]基于石墨烯衍生物的质子电池

说明书

一种装置，包括：由具有酸性pH的氧化石墨烯形成的阳极；具有比所述阳极的所述酸性pH大的pH的阴极；以及在所述阳极和所述阴极上沉积的电荷收集器。

技术领域

在本文中描述的示例性和非限制性实施例一般涉及基于质子生成的能量存储装置，并且更特别涉及从石墨烯衍生物生成质子的电池。

背景技术

质子能够被生成并且被存储以用于燃料电池基元以及其它能量应用中。典型地使用铂催化剂从氢气生成质子，铂催化剂一般是高成本的。质子的存储可能也是有问题的。

发明内容

以下的发明内容仅仅旨在是示例性的。发明内容不旨在限制权利要求的范围。

依照一个方面，装置包括由具有酸性pH的氧化石墨烯形成的阳极；具有比所述阳极的所述酸性pH大的pH的阴极；以及在所述阳极和所述阴极上沉积的电荷收集器。

依照另一个方面，另一个装置包括具有第一浓度的第一官能团的第一氧化石墨烯基材料；具有第二浓度的第二官能团的第二材料；由相邻所述第二材料放置的并且与所述第二材料接触的所述第一氧化石墨烯基材料的界面来限定的结；以及在所述第一氧化石墨烯基材料和所述第二材料中的每一个上形成的电极。质子被配置为通过水从所述第一氧化石墨烯基材料的第一官能团解离，并且被配置为基于跨越所述第一氧化石墨烯基材料与所述第二材料的pH梯度，能够跨越结迁移到所述第二材料。

依照另一个方面，方法包括从第一氧化石墨烯基材料的官能团解离氢以形成质子；导致质子从所述第一氧化石墨烯基材料跨越结扩散到第二材料；并且基于所述质子到所述第二材料的扩散确定表示电压的值。

附图说明

在以下描述中结合附图说明前述方面和其它特征，其中：

图1是浓差电池基元(concentration cell)的一个示例性实施例的示意性表示；

图2是用于质子生成的系统的一个示例性实施例的示意性表示；

图3是基于图2的系统的GO质子电池的一个示例性实施例；

图4是包括用于形成在其两端测量电势的结的两种氧化石墨烯基材料的电装置的一个示例性实施例的示意性表示；

图5是图示图3的GO质子电池的以各种电流密度的放电速率的图形表示；

图6A和6B是GO质子电池以不同的放电电流的放电速率的图形表示；

图7A是湿度对GO质子电池的影响的图形表示；

图7B是在低湿度环境中被测试的GO质子电池的绘画表示；

图8A和8B是在大气气氛(ambient atmosphere)的在GO质子电池上的接触影响的图形表示；

图9是用于GO质子电池的连续放电和充电曲线的图形表示；

图10是验证来自GO的质子的生成的放电速率曲线的图形表示；

图11是由丝网印刷制成的图4的电装置的银板电极的绘画表示；

图12是图4的电装置的跨越GO-rGO结测量的电压的图形表示；以及

图13是使用图3的GO质子电池或者图4的电装置的一个示例性方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，浓差电池基元(cell)的一个示例性实施例的示意性表示一般由参考标记100来指定，并且在下文中被称为“电池基元100”。虽然将参考在附图中示出的示例性实施例来描述特征，应当理解，特征可以以许多替换形式来体现。另外，可使用任何合适的尺寸、形状或类型的元素或材料。