[发明专利]一种基于静电纺纳米纤维膜的湿气发电装置及其制备和应用

权利要求书

1.一种湿气发电装置，其特征在于，所述装置由上至下依次包括：多孔顶部惰性电极(1)、多孔反应金属辅助层(2)、纳米纤维膜(3)和惰性底部电极(4)。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述多孔反应金属辅助层为锌、氧化锌、氧化铁、氧化铝薄膜中的一种；所述多孔顶部惰性电极、惰性底部电极的材料均为金、银、ITO玻璃、FTO玻璃、银浆料、碳布、碳纳米管电极、金属纳米线中的一种。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述纳米纤维膜以聚合物和高分子材料为原料，通过静电纺获得。

4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚偏氟乙烯中的一种或几种；所述高分子材料为聚4-苯乙烯磺酸、全氟磺酸、聚丙烯酸中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述纳米纤维膜的厚度为20～500微米；所述多孔顶部惰性电极的孔径大小为2-3毫米；多孔反应金属辅助层的孔径大小为2-3毫米。

6.一种湿气发电装置的制备方法，包括：

(1)将聚合物、高分子材料和有机溶剂混合，得到纺丝液，静电纺丝，得到静电纺纳米纤维膜；

(2)将静电纺纳米纤维膜设置在惰性底部电极上，多孔反应金属辅助层设置在静电纺丝膜上，最后顶部放置多孔顶部惰性电极。

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚合物为聚丙烯腈，聚苯乙烯，聚偏氟乙烯中的一种或几种；所述高分子材料为聚4-苯乙烯磺酸、全氟磺酸、聚丙烯酸中的一种或几种；纺丝液的质量分数为8-20wt％。

8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中静电纺丝为单针头静电纺丝法或自由液面静电纺丝；

其中所述单针头静电纺丝制备的参数为：纺丝电压12-20kV，纺丝流量0.1mL/h-1.5mL/h，纺丝距离8-25cm，纺丝时间1-20h,接收滚轴转速200-600r/min，环境温度20-30℃，湿度20-50％；

所述自由液面静电纺丝制备的参数为：纺丝电压40-60kV，供液速度10-300mL/h，接收滚筒转速10-200r/min，纺丝距离15-20cm，纺丝时间1-10h。

9.一种湿气发电方法，其特征在于，将权利要求1所述装置放置到湿气环境中时，由于一侧的多孔结构，静电纺纳米纤维膜两侧会形成不对称的湿度，并且在湿气环境下多孔反应金属辅助层与纳米纤维膜发生反应，在高湿度一侧持续提供丰富的载流子，提高了纳米纤维膜两侧的载流子浓度差，从而在外电路中输出电压。

10.一种权利要求1所述湿气发电装置在微电子器件供电或智能穿戴领域中的应用。