[发明专利]一种基于吸收人体汗液的蒸发驱动发电机及其制备方法

说明书

一种基于吸收人体汗液的蒸发驱动发电机及其制备方法，通过将科琴黑、十二烷基苯磺酸钠和去离子水混合，再进行，超声，将裁剪好的棉布浸泡在碳黑溶液中，取出烘干后即得发电单元。将棉布裁剪成银杏叶状的扇形形状，在扇形区域交错划分成亲水区和疏水区并在疏水区喷涂配制好的PVDF溶液即得具有汇集液体和定向导水功能的导水单元。将发电单元和导水单元拼接即得蒸发驱动的发电器件。导水单元可直接将液体汇聚导向至发电单元，避免发电单元与液体直接接触而发生性能不稳定的状况。本发明构筑简单、操作便捷、成本低廉，所制备的器件可将收集到的水或液体在自发蒸发过程中产生的能量转换成电能，可以为小型电子设备即时供电。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种基于吸收人体汗液的蒸发驱动发电机及其制备方法。

背景技术

随着时代的快速发展和纳米科学技术的不断创新，研究学者们研发出了多种不同的发电技术，如摩擦电、驻极体、压电、热电以及水伏发电等发电技术。这些发电技术可以将环境中的一些低品位能量或微小的机械能转换为电能去进行应用。而水伏发电作为近几年发展的新兴发电技术，是一种清洁且发展潜力巨大的方式。

2017年以来，水伏发电现象迎来了重大突破，研究学者们发现在不需要外加作用力的条件下也能利用流动电势产生电能。周军和郭万林团队在国外著名期刊NatureNanotechnology上发表论文，报道称只需将经过等离子体处理的炭黑片插入装有去离子水的烧杯中即可发电。在这类器件中，紧密填充的多孔碳纳米颗粒形成了连续的微通道，在毛细压力和自然蒸发的作用下，水渗透到这些多孔碳纳米管中，引起流动电势，使得器件产生的开路电压可达1V左右。由于它利用自然蒸发过程并使用廉价的碳黑，它可能在开发实用设备方面提供优势。因此，研究人员们在此基础上开展了大量的研究工作，为水伏效应提供了大量的研究思路和实验方案。但是迄今为止所制备的器件仍存在输出功率密度低，应用较少等问题。

发明内容

为了丰富现有的蒸发驱动纳米发电机应用以及提高其输出性能，本发明提供一种基于吸收人体汗液的蒸发驱动发电机及其制备方法

本发明包括以下步骤：

一种基于吸收人体汗液的蒸发驱动发电机，包括发电单元和导水单元；

所述发电单元包括碳布和电极，所述碳布采用棉布作为基底材料，碳黑作为负载材料；

所述导水单元采用天然脱脂棉作为基底材料，将其裁剪成银杏叶状的扇形形状，并在扇形区域交错划分成亲水区和疏水区，在疏水区喷涂PVDF，使其具有较好汇聚导水能力；在吸收液体时，疏水区会使液体向亲水区靠近；所述导水单元用于汇聚液体并将液体导向发电单元；

所述导水单元通过订书钉固定在发电单元一端，并在两端耦合电极。

进一步的，所述碳黑为超导炭黑科琴黑。

进一步的，包括以下步骤：

1)制备发电单元

11)将科琴黑、十二烷基苯磺酸钠、去离子水混合，进行30分钟超声，得到碳黑溶液；

12)将裁剪好的棉布浸泡在所述碳黑溶液中得到碳布，取出碳布烘干后得到发电单元；

2)制备导水单元

将天然脱脂棉裁剪成银杏叶状的扇形并在扇形区域的疏水区喷涂上PVDF溶液得到导水单元；

3)制备蒸发驱动发电机

采用订书钉将导水材料固定在碳布一端，并在碳布两端耦合电极，取得蒸发驱动发电机。

进一步的，所述步骤11)中科琴黑、十二烷基苯磺酸钠、去离子水的投料比为0.5g：1.5g：40mL。

进一步的，所述步骤12)中将浸泡好的碳布放入60℃真空干燥箱中处理6h。