[发明专利]一种土壤薄膜和湿气发电装置及其应用

说明书

本发明公开了一种土壤薄膜和湿气发电装置及其应用，所述土壤薄膜由干燥土壤颗粒组成；其中，所述干燥土壤颗粒为湿地底泥经干燥、研磨、过筛处理后制得；土壤湿气发电装置包括：顶部电极、底部电极以及土壤薄膜，所述土壤薄膜一侧表面与所述顶部电极贴合连接，另一侧表面与所述底部电极贴合连接。该装置能够持续的利用空气湿气产生0～0.4伏的开路电压和0～0.1微安的短路电流，具有无污染、清洁、可持续、发电条件几乎不受限等特点，可应用于电器供电或小型发电设备，具有较高的经济、环境和社会效益，也具有实际应用的技术潜力。

技术领域

本发明涉及水伏发电技术领域，尤其涉及一种土壤薄膜和湿气发电装置及其应用。

背景技术

新型能源技术的发展对于缓解化石能源短缺和环境污染的压力具有重要意义。但是太阳能、风能、生物能源等新能源的开发还不能满足全球的能源需求，需要近一步探索和开发新能源技术。大气不仅是地球水循环的重要组成部分，也是一种能量充沛的可再生清洁能源来源。有研究者通过采用吸湿材料组装湿气发电装置将大气中的气态水中蕴含的能量转化为电能。然而，相关技术中，大多数研究工作都是采用石墨烯、高分子聚合物等高价值材料制作湿气发电装置，导致技术成本高和制作过程复杂等问题，使其无法被大规模推广应用。此外，湿气发电存在的发电时间短(大部分是少于50秒的瞬时湿气发电)、效率低等其他技术层面的问题还未能得到解决，从而限制了湿气发电可应用性。

相关研究中，存在着利用生物纳米导线作为材料制备可持续发电的湿气发电装置，通过将生物纳米导线烘干制备出生物纳米导线膜，将其附着在金片电极表面制备得到湿气发电装置。依靠纳米导线的丰富亲水基团、良好导电性和多孔结构，该湿气发电装置可以进行持续湿气发电。虽然该装置在一定程度上可以持续发电，但也存在着十分显著的技术缺陷，如生物纳米导线的提取过程复杂且产量极低(1克生物纳米导线/20克菌)；所使用的金片电极价格昂贵且制作过程复杂；装置的组装过程繁琐且复杂；该电极装置中的金平板电极不能有效将电子从纳米导线薄膜中导出。这些缺陷严重限制了其实际应用。因此，开发一种可以利用更加易获取、环保、储量丰富的材料制成且制备方法简单的可持续湿气发电装置及相关技术对于新型环保能源的开发和利用具有极为重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种结构简单、成本低且实施可靠、应前景佳的土壤薄膜和湿气发电装置及其应用。

为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种土壤薄膜，其由干燥土壤颗粒组成；其中，所述干燥土壤颗粒为湿地底泥经干燥、研磨、过筛处理后制得。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述土壤薄膜为土壤颗粒经干燥、研磨、过筛处理后，再经重悬浮、均匀施加在附着平面上后，再干燥处理制得，其干燥处理温度控制在20～20℃；

其中，土壤悬浊液浓度约为1g土壤/20mL去离子水。

当然，对于土壤悬浊液的浓度，本领域技术人员可以根据实际使用情况进行合理调整。

在本发明的一些实施方式中，所述干燥处理的温度为20℃。

当然，本领域技术人员可以根据实际使用的土壤，合理调整干燥处理的温度。

其中，所述干燥土壤颗粒的粒径小于52微米，另外，所述湿地底泥包括但不仅限于红树林底泥，本领域技术人员可以根据实际需求，合理的选择任意本领域已知的土壤。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述土壤薄膜的厚度为15～240μm。当然，本领域技术人员可以根据实际使用的需求，合理调整土壤薄膜的厚度，使其获得相应的发电效率。

作为一种可能的实施方式，进一步，所述土壤薄膜的面积为0.25～100cm²。

当然，本领域技术人员可以根据实际使用的需求，合理调整土壤薄膜的面积，使其获得相应的发电效率。