[发明专利]一种基于滤纸的水驱动纳米发电机及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于滤纸的水驱动纳米发电机及其制备方法，包括滤纸、碳纳米管浆料和水流动驱动装置；所述滤纸折叠成双十字形状，双十字形状为印刷电极的区域；所述碳纳米管浆料为碳纳米管分散于浓硫酸与浓硝酸的混合强酸中，通过剧烈搅拌、油浴处理、使用去离子水清洗得到呈中性的溶液；所述水流动驱动装置为由微量注射泵推动医用注射器产生液滴水流动；所述碳纳米管浆料在滤纸的双十字形状处绘制电极，滤纸的放置与医用注射器呈一角度。本发明的优点为：本发明制备的纳米发电机是柔性、高鲁棒性、绿色可重复利用的装置，可以用于雨水能量的采集与转化。

技术领域

本发明涉及能源存储与发电技术领域，具体涉及一种基于滤纸的水驱动纳米发电机及其制备方法。

背景技术

随着社会与科技的发展，化学能源危机越来越凸显，常规的化石能源彰显出的弊端越来越大。然而，人们对环境保护非常重视，对清洁能源的需求也越来越高。纳米发电机作为一种能够将人们生活中产生的微小电量收集起来，进而对其进行利用而获得清洁能源的装置，对环境保护有着重要的作用。

纳米发电机可以根据原理分为两种常见的类型：一种是摩擦电纳米发电机，该种纳米发电机主要是通过电负性材料与电正性材料的靠近，夺取电子，实现产能的装置；另一种是压电纳米发电机，该种纳米发电机主要是通过电场极化有序排列偶极子，压缩时距离减小，偶极子方向变化产能。

另外，利用水驱动的纳米发电机也是有着广泛的应用与研究。水驱动纳米发电机产生的流动电位作为一种利用太阳能与水的蒸发来驱动电极表面产生微电容从而产生电压与电流。该种产电方式使用的原料为水，能循环使用，不产生任何的废弃物，电极能够重复多次使用，因此实现成本较低、清洁有效、能够大范围使用等优点。

然而，现阶段使用的电极大多是特地制备的复合电极，该种电极的制备过程比较复杂，经常涉及到对电极的亲水性进行处理等操作，导致电极的制备过程成本较高，很难大面积地制备使用，因此，从一定程度上限制了该种水驱动纳米发电机的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种将滤纸作为毛细作用的主体部分、碳纳米管浆料作为电荷收集电极、稳定、可循环利用的基于滤纸的水驱动纳米发电机及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于滤纸的水驱动纳米发电机，包括滤纸、碳纳米管浆料和水流动驱动装置；

所述滤纸通过折叠具有双十字形状，双十字形状为印刷电极的区域；

所述碳纳米管浆料为碳纳米管分散于浓硫酸与浓硝酸的混合强酸中，通过剧烈搅拌、油浴处理、使用去离子水清洗得到呈中性的溶液；

所述水流动驱动装置为由微量注射泵推动医用注射器产生液滴水流动；

所述碳纳米管浆料在滤纸的双十字形状处绘制电极，滤纸的放置与医用注射器呈一角度。

一种基于滤纸的水驱动纳米发电机的制备方法，包括如下步骤：

S1）滤纸形状设计

取一片滤纸，从中间对折获取两条垂直的折痕，折痕向外部延伸2cm再次对折，获得另外两条垂直折痕，双十字折痕形状作为印刷电极的区域；

S2）碳纳米管浆料制备

称取1g 羧基化多壁碳纳米管于50 mL浓硫酸与浓硝酸的混合溶液，浓硫酸与浓硝酸的体积比为3:1；

剧烈搅拌均匀后，将混合溶液转移到油浴中并在90℃、500rpm搅拌下加热3h；