[发明专利]一种自供电电致变色超级电容器

说明书

本发明公开了一种自供电电致变色超级电容器，包括纳米发电机(a)、整流器(b)和电致变色超级电容器(c)三部分，其中纳米发电机(a)的阳极电极(1)和阴极电极(3)分别与整流器(b)的交流输入端连接，整流器(b)的直流输出端分别与电致变色超级电容器(c)的透明阳极电极(4)和透明阴极电极(7)连接，构成一个完整的回路。该自供电电致变色超级电容器可以实现人体能量的收集‑转换‑存储‑应用的一体化的功能，其收集人体运动时的能量，然后将该能量转换后利用电致变色超级电容器(c)来存储能量，无需外界能量供应，可用于人体生理信号的监测与能量收集，并与可穿戴设备联用，用于人体健康的监测。

技术领域

本发明涉及一种自供电电致变色超级电容器，属于电化学领域。

背景技术

在过去的几十年里，随着科技水平的提高和医疗技术的发展，智能化、微型化和集成化的便携式可穿戴传感器迅速发展，已经成为传感器领域的研究热点，并与我们的生活与医疗息息相关。目前，这种可穿戴式传感器持续发展的关键挑战之一是找到合适的可持续能源系统，而常用的二次电池以及最近发展的高能量密度的电容器通常具有堆叠的平面多孔结构，并且采用无机活性材料来制备电极，这很难制备成柔性的可穿戴式设备，且这些能源系统的使用寿命有限，易造成二次污染。因此，基于可穿戴式的电子设备最近研究热点主要集中于收集环境中的能量，以一种能量收集-转换-存储技术相结合的自驱动系统来提供源源不断的能量供应。

目前，用于收集各种环境中的能量的装置主要包括压电纳米发电机(PENG)和摩擦生电纳米发电机(TENG)。这两种纳米发电机是基于压电和摩擦电效应来将机械能转换为电能，几乎可以收集各种形式的环境和人体系统的机械能(如物理运动，压力，水波，振动，空气流动等)。因此，它们已成为具有前景的绿色能源收集系统，可以用于人体运动时能量的收集。

由于纳米发电机收集到的能量是瞬时的，无法直接给可穿戴式传感器供电。因此，需要一个能量转换与存储设备来实现能量的有效存储与应用。超级电容器具有充电时间短、效率高、无污染等优点，已成为可再生能源系统中最有前途的储能技术之一。此外，利用具有电致变色性能的化合物可以制备电致变色超级电容器，可以根据超级电容器的颜色变化来监测剩余电量。因此，本发明提供一种集能量收集、转换与存储技术相结合的自供电系统，利用纳米发电机来收集人体运动时的能量，经转换后存储于电致变色超级电容器中，给便携式电子设备供电。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种自供电电致变色超级电容器，该自供电电致变色超级电容器利用纳米发电机来收集人体运动时产生的能量，经转换后存储于电致变色超级电容器中，给便携式电子设备供电，可实现人体能量的收集-转换-存储-应用的一体化的功能。

技术方案：本发明提供了一种自供电电致变色超级电容器，所述的自供电电致变色超级电容器包括纳米发电机、整流器和电致变色超级电容器三部分，其中纳米发电机的阳极电极和阴极电极分别与整流器的交流输入端连接，整流器的直流输出端的正极端口与电致变色超级电容器的透明阳极电极连接，整流器直流输出端的负极端口与电致变色超级电容器的透明阴极电极连接，构成一个完整的回路。纳米发电机用于能量的收集，整流器用于将交流电转换成直流电，电致变色超级电容器用于能量的存储与电量显示。

其中：

所述的电致变色超级电容器的一端通过外接导线连接便携式电子设备。

所述的纳米发电机为压电纳米发电机或摩擦生电纳米发电机中的一种或两种。

所述的纳米发电机由三部分组成：阳极电极、阴极电极和位于阳极电极与阴极电极之间的纳米发电薄膜组成。