[发明专利]一种电容式浓差发电技术

权利要求书

1.一种杂化型电容式浓差发电方法，其特在于：

电容器由集流体、正电极、隔膜和负电极组成；集流体选用导电石墨纸；隔膜为一层无纺布；电解质是氯化钠水溶液，浓度分别为1 g/L稀盐水和和30 g/L的浓盐水；

正电极材料选用锰钠氧化物Na₄Mn₉O₁₈；负电极材料选用YP50活性炭，比表面积为1600m²/g；

正电极材料Na₄Mn₉O₁₈由高温固相法制备得到，MnO₂与Na₂CO₃按照摩尔比4:1的比例球磨混合3 h，混合物在空气中800℃煅烧10 h，即可得到粉末状固体锰钠氧化物；锰钠氧化物Na₄Mn₉O₁₈与导电炭黑、粘结剂按质量比75:15:10在球磨机中混合，溶剂选用N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）；混合均匀后，用涂膜器把浆料涂到石墨纸上，再放入80 ℃烘箱中干燥，除去溶剂；然后将干燥后的电极材料裁成5 * 6 cm² 长方形薄片，作为电容器的正电极；

YP50活性炭材料与导电炭黑、粘结剂按质量比75:15:10在球磨机中混合，溶剂选用N,N-二甲基乙酰胺；混合均匀后，用涂膜器把浆料涂到石墨纸上，再放入80 ℃烘箱中干燥，除去溶剂；然后将干燥后的电极材料裁成5 * 6 cm² 长方形薄片，作为电容器的负电极；

电容器模块垂直放置于桌面上，底部有一进水口，斜对角上有一出水口；

电容器与恒流源组成一个电路；通过以下四个循环步骤，实现将浓度差能转化为电能：

S1、 1 g/L NaCl溶液由蠕动泵驱动流入杂化电容器，恒流源对电容器充电300 s，反应电极侧钠离子发生脱嵌，吸附电极侧氯离子发生脱附，电极上电量增加，电容器电极两端电压升高；

S2、 转换位于蠕动泵前三通阀的方向，通30 g/L NaCl溶液，同时恒流源停止充电，电路开路50 s，电极上电量不变，反应电极电势增加，吸附电极电势减小，电容器电极两端电压骤升；

S3、 继续通浓盐水，电容器放电300 s，反应电极侧钠离子发生嵌入，吸附电极侧氯离子发生吸附，电极上电量减小，电容器电极两端电压降低；

S4、 三通阀换向，转通稀盐水，同时停止放电，电路开路50 s，电极上电量不变，反应电极电势减小，吸附电极电势增加，电容器电极两端电压骤降。