湿气发电机及其制备方法

本发明涉及湿气发电，尤其涉及一种湿气发电机及其制备方法。

背景技术：

1、面对全球能源危机和环境污染，发展清洁能源利用技术受到广泛关注。湿气作为环境中最丰富的资源之一，其中蕴含的能量长期被忽视。湿气发电作为一种有效利用湿电效应将势能转化为电能的方式，具有绿色环保、结构简单、生成直流电等优势。但现有的湿气发电机面临着电流密度低、环境适应性差、不易小型化和柔性化等局限，其应用范围较为狭窄。

2、现有技术中，公开号为cn116247969a的专利提供了一种基于多孔支撑的聚合物湿气发电机、制备方法及应用。该专利中，聚合物湿气发电机由正极、活性层及负极以三明治结构组装而成；活性层由多孔聚氨酯泡沫与聚苯乙烯磺酸溶液复合组成，该复合材料用于提供可移动离子并负责水分的吸附扩散与蒸发通道；负极为活性电极铝网，正极为导电玻璃。该湿气发电机可以在全天候的环境中，从空气水分中获取能量并转化为清洁能源。其主要原理是利用水伏效应，水分随着复合材料内部的湿度梯度进行定向移动，在材料与水分接触的微观表面产生电荷的分离与移动，从而在具有湿度差的两侧表现为电输出，多孔的特性则保证了器件的湿气循环路径与器件的性能稳定性。然而，该专利中使用的多孔聚氨酯泡沫需要采用复杂的工艺进行合成，原料成本及工艺成本相对更高；且该多孔聚氨酯泡沫的孔道结构难以进行有效调控，在一定程度上影响了湿气发电机的性能。

3、有鉴于此，有必要设计一种改进的湿气发电机及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种湿气发电机及其制备方法，通过将灯心草先浸泡于烷基磺酸钠中，充分反应后再将其浸泡于氯化锂溶液中，并将处理后的灯心草夹在不对称电极之间，形成一体化的三明治结构，实现湿气发电。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种湿气发电机的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将灯心草浸泡于烷基磺酸钠溶液中，充分反应后进行干燥处理，得到第一灯心草；

4、s2、将所述第一灯心草置于预定浓度的氯化锂溶液中，充分浸泡后再进行干燥处理，得到第二灯心草；

5、s3、将所述第二灯心草置于不对称电极之间，形成呈三明治结构的不对称电极，得到湿气发电机。

6、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述氯化锂的质量浓度为2％～10％。

7、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述烷基磺酸钠溶液的浓度为3～8g/l。

8、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述灯心草的直径在2500～4000μm之间；灯心草内部的孔隙率在90％～96％之间，孔径在60～140μm范围内。

9、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述灯心草与所述烷基磺酸钠溶液的质量体积比为1g:0.8～1.2l。

10、作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，所述充分反应的条件为：加热至沸腾，并持续沸腾1.5～2.5h。

11、作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，充分浸泡的时间为20h以上。

12、作为本发明的进一步改进，步骤s1和步骤s2中的所述干燥处理均为在50～70℃的烘箱中进行真空干燥。

13、作为本发明的进一步改进，在步骤s3中，所述不对称电极包括铜网和银箔。

14、本发明还提供了一种湿气发电机，该湿气发电机根据上述技术方案提供的制备方法制备得到，能够在不同湿度下实现不同电流电压的输出。

15、本发明的有益效果是：

16、1、本发明提供的湿气发电机的制备方法，采用具有天然柔性的废弃灯心草作为基材，通过将灯心草先浸泡于烷基磺酸钠中，充分反应后再将其浸泡于氯化锂溶液中，能够使处理后的灯心草具有超强的自主吸湿性。在此条件下，再将处理后的灯心草夹在不对称电极之间，形成一体化的三明治结构，即可利用一侧的电极吸水，将灯心草内负载的氯化锂水解产生离子，从而使两边电极对应的灯心草内存在离子浓度差，进而使两边电极形成电荷差，实现稳定持续的湿气发电。

17、2、本发明提供的湿气发电机的制备方法，通过利用灯心草本身的微米孔道结构，增强纤维素纤维对水分子的捕捉，从而推动负载离子化合物的解离及离子差异化运输，实现纤维在广谱湿度环境下连续高效产电的目的，以将其用于自供能健康监测传感器的制备。本发明基于灯心草多孔隙的微米结构，利用纤维微纳米结构和主体异质结构对纤维表面电势的协同增强机制以及结构特性与纤维湿气发电、湿气动态响应和舒适性之间的构效关系，有效解决了现有湿气发电材料发电稳定性、柔性不能兼容的瓶颈问题，为自供能和舒适性传感纤维及其集合体的制备提供绿色可持续的思路。

技术特征：

1.一种湿气发电机的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，所述氯化锂的质量浓度为2％～10％。

3.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，所述烷基磺酸钠溶液的浓度为3～8g/l。

4.根据权利要求3所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，所述灯心草与所述烷基磺酸钠溶液的质量体积比为1g:0.8～1.2l。

5.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，所述灯心草的直径在2500～4000μm之间；所述灯心草内部的孔隙率为90％～96％之间，孔径在60～140μm范围内。

6.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s1中，所述充分反应的条件为：加热至沸腾，并持续沸腾1.5～2.5h。

7.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s2中，充分浸泡的时间为20h以上。

8.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：步骤s1和步骤s2中的所述干燥处理均为在50～70℃的烘箱中进行真空干燥。

9.根据权利要求1所述的湿气发电机的制备方法，其特征在于：在步骤s3中，所述不对称电极包括铜网和银箔。

10.一种湿气发电机，其特征在于：所述湿气发电机根据权利要求1～9中任一权利要求所述的制备方法制备得到，能够在不同湿度下实现不同电流电压的输出。

技术总结
本发明提供了一种湿气发电机及其制备方法。该方法包括将灯心草浸泡于烷基磺酸钠溶液中，充分反应后进行干燥处理；再将得到的灯心草置于氯化锂溶液中，充分浸泡后再进行干燥处理；然后将处理后的灯心草置于不对称电极之间，形成呈三明治结构的不对称电极，即为湿气发电机。通过上述方式，本发明能够使处理后的灯心草具有超强的自主吸湿性。在此条件下，再将处理后的灯心草夹在不对称电极之间，形成一体化的三明治结构，即可利用一侧的电极吸水，将灯心草内负载的氯化锂水解产生离子，从而使两边电极对应的灯心草内存在离子浓度差，进而使两边电极形成电荷差，实现稳定持续的湿气发电。

技术研发人员：夏良君,苏玲玲,唐文杨,周思婕,蔡梦瑶,付专,张舒啸,张春华,徐卫林
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8