不斷尋找和發(fā)展新的可再生能源方式逐步取代高污染且日漸枯竭的化石能源,是未來社會發(fā)展中關注度最高的問題之一。隨著近些年科學技術的快速發(fā)展,尤其是納米發(fā)電機的出現,我們可以通過各種不同的方法收集周圍環(huán)境中的其他能量并將其轉化為電能。當外部壓力驅動內表面帶電的毛細管中的電解質溶液時,我們得到了流動電位/電流,這種效應也表現在水通過樹木的微通道時,其驅動力為毛細壓力和自然蒸發(fā)。因此,我們利用自然蒸發(fā)以及各向異性的三維木結構,制造出了利用流動電位/電流來發(fā)電的木頭納米發(fā)電機。本文首先介紹了動電現象以及雙電層理論的發(fā)展史與研究現狀,并介紹了基于微納通道的動電效應理論,進而集中介紹了水伏納米發(fā)電機的原理。然后重點介紹了該納米發(fā)電器件的制備、性能表征及實際應用等方面的研究成果,首先通過比較不同網格電極密度和納米孔道大小、方向以及長度對器件發(fā)電性能的影響,選定了1cm高的自然生長方向的櫸木作為實驗的原材料,然后通過實驗和理論計算,選擇合適的方法將木頭進行改性處理,提升器件的發(fā)電性能。在本文中,我們使用天然木材從基于流動電位/電流機制的水蒸發(fā)中獲取電力。天然木材具有固有的各向異性的三維連續(xù)微通道結構,水在... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

現代能源分布圖

?琳?壞朗被岵??榷ǖ牡繆梗?頤墻??莆?鞫?啤?流動勢隨后衍生出一系列新的形式，如沉降勢、離子振動勢等。流動勢是利用固-液界面作用進行能量收集的雛形，其原理是外力驅動下界面處的雙電層發(fā)生剪切運動，導致擴散層中凈電荷隨液體流動在一端堆積，形成流動電流并在腔道兩端產生電勢差。當腔道尺寸縮小至納米尺度，雙電層發(fā)生重疊，導致流動勢以及動電能量轉換效率顯著提高。流動勢與流體速度、壓力梯度、腔道表面電荷密度等呈正比關系，但是會隨著溶液溶度的減小而增加，并在濃度低于一定程度時時達到飽和狀態(tài)。圖1-2經典流動電勢模型流動電勢的經典模型如圖1-2所示，在外加的作用力下，流體在狹小的管道中從高壓力處往低壓力處流動，管道內壁帶負電荷的基團會誘導部分流體產生正電荷，正電荷隨著流體的流動在一端聚集，不同濃度的正電荷在管道進出口處形成較強的電場力，而當電場力與施加的作用力達到平衡時，流體就會在管道中持續(xù)流動且產生穩(wěn)定的電壓電流信號，利用這種理論方法可以實現動能與電能之間的能量轉換。1.3水伏發(fā)電國內外研究現狀近些年隨著納米科學技術的不斷發(fā)展，研究學者們發(fā)現了越來越多的以前難以利用的低頻機械運動的機械能或其他低品位能源等轉換為電能的形式，如摩擦電[15-25]、駐極體[26-29]、壓電[30-34]、熱電[35-46]以及水伏發(fā)電[46-57]等。其中水伏發(fā)電是一種清潔且發(fā)展?jié)摿薮蟮姆绞健Ｋ哪茉崔D換方式多種多樣，在幾千年前，人們就發(fā)明了水車用來代替低效率的人力資源，而在當代社會，最具有潛力的能源轉換是將水能轉化為電能，主要是通過水力發(fā)電，其占全球總發(fā)電量的17%左右[58]。一般來說，通過水能發(fā)電的方式產生的能源是清潔無污染而且可再生的，其技術簡單，生產成本低廉，是一種解決能源問題?

電子科技大學碩士學位論文14應殘留物時應控制好更換丙酮時間，第一次浸泡時間應為12小時左右，這種檸檬酸改性方法可以使其在低成本的條件下簡單高效地提高器件的發(fā)電性能。2.1.5測試器件的組裝選定實驗用材料后，需要將木頭材料和網格電極組裝在一起，用于后續(xù)其他方面的性能測試。其組裝過程如下：將兩個涂有導電碳漿的PET網格作為電極并使用橡皮筋將它們綁在木頭材料試樣的兩端，如圖2-1所示。圖2-1a是木頭原料和已制備好的網格電極，圖2-1b是組裝后的木頭材料器件。圖2-1木頭器件的組裝。（a）木頭和網格電極；（b）組裝后的木頭器件2.2實驗測試及分析方法在實驗過程中，不同的實驗階段需要比較材料的各種性能，來確定最優(yōu)的材料器件，因此，常常需要選擇合理的測試和分析手段。本實驗涉及的測試手段可分為以下五個方面：電導率的測定、接觸角的測定、Zeta電位和傅里葉紅外分析測試、SEM掃描電鏡表征測試以及電學性能測試。2.2.1水的電導率的測定電導率，也可以稱為導電率。電導率通常是以數字表示的溶液傳導電流的能力，單位用西門子每米(S/m)來表示，在介質中該量與電場強度之積等于傳導電流密度，對于各向同性介質，電導率是標量；而對于各向異性介質，電導率是張量。。本實驗過程中采用廣州德滿億儀器有限公司生產的DDS-11A型電導率儀對實驗用水進行電導率測定，為了保證每次測量時水的電導率無較大差異，電導儀的測量尾端需在實驗用去離子水中浸泡一段時間，待數值穩(wěn)定為1×10-3S/m左右方可將水用于后續(xù)的實驗，整個實驗的測試溫度控制在25℃左右。


本文編號：2932904