[发明专利]超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用及装置

权利要求书

1.一种超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用。

2.根据权利要求1所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：所述超薄氮化硅纳米孔膜的厚度为5-20nm，所述超薄氮化硅纳米孔膜的孔径为20-100nm。

3.根据权利要求1所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：所述超薄氮化硅纳米孔膜的制作方法是：首先将一块厚度为300μm的硅圆晶进行双面抛光；通过低压化学气相沉积的方法在硅圆晶的表面沉积100nm厚的氮化硅薄膜；再用四甲基氢氧化氨定向腐蚀，在硅圆晶基底上腐蚀一个100×100μm窗口，这样就形成了自支撑的氮化硅薄膜，然后利用聚焦离子束在自支撑氮化硅薄膜上进行减薄，减薄区域为1-5μm圆形，减薄区域厚度控制在5-20nm，最后利用聚焦离子束在减薄区域溅射加工孔径为20-100nm纳米孔结构。

4.根据权利要求1所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：在反向电渗析发电过程中，采用高浓度盐溶液与低浓度盐溶液形成浓度差，利用氮化硅纳米孔膜阳离子选择性，高浓度盐溶液中的阳离子通过氮化硅纳米孔膜上的纳米孔迁移入低浓度盐溶液，阳离子定向移动形成内电流；高浓度盐溶液中剩余的阴离子在阳极电极表面富集，阳极电极与阴离子发生氧化反应失去电子，电子通过外电路流向低浓度盐溶液侧的阴极电极，阴极电极得到电子发生还原反应，形成回路。

5.根据权利要求4所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：所述高浓度盐溶液与所述低浓度盐溶液可以采用同种类或不同种类的盐溶液，且所述高浓度盐溶液与所述低浓度盐溶液的摩尔浓度比为10-10000。

6.根据权利要求4所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：所述高浓度盐溶液采用1mol/L的氯化钾溶液，所述低浓度盐溶液采用0.1mol/L-10^-4mol/L的氯化钾盐溶液。

7.根据权利要求4所述超薄氮化硅纳米孔膜在反向电渗析发电中的应用，其特征在于：在反向电渗析发电过程中的电极采用银/氯化银电极。

8.一种超薄氮化硅纳米孔膜用于反向电渗析发电的装置，其特征在于：该装置包括用于盛放盐溶液的容器，所述容器中通过氮化硅纳米孔膜将其分为两个腔体，其中一个腔体里面装有高浓度盐溶液，另一个腔体里面装有低浓度盐溶液，所述高浓度盐溶液中施加阳极电极，所述低浓度盐溶液中施加阴极电极，所述阳极电极和所述阴极电极分别通过导线连接负载。

9.根据权利要求8所述的超薄氮化硅纳米孔膜用于反向电渗析发电的装置，其特征在于：所述高浓度盐溶液与所述低浓度盐溶液可以采用同种类或不同种类的盐溶液，且所述高浓度盐溶液与所述低浓度盐溶液的摩尔浓度比为10-10000。

10.根据权利要求8所述的超薄氮化硅纳米孔膜用于反向电渗析发电的装置，其特征在于：所述阳极电极和所述阴极电极采用银/氯化银电极。