一种发电复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发电复合膜及其制备方法，该发电复合膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；其中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100，碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；支架物均匀分散在所述碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；通过本发明专利技术提供的制备方法获得的发电复合膜，其碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲特点的、类似钢筋混泥土的稳定结构；克服了现有技术的蒸发诱导流动发电装置受载片不可弯折且易碎的特点限制，而不便运输及安装的缺陷。

Composite film for generating electricity and preparation method thereof

The invention discloses a method for generating composite film and its preparation method, the composite membrane materials, including carbon power support and the quality of binder; ratio of carbon materials and support for 1:0.01 ~ 1:100, mass ratio of carbon material and a binder for 1:0.1 ~ 1:20; scaffold materials were dispersed in the carbon material in the framework of support as carbon materials, to improve the power of composite membrane mechanical strength and toughness; generating composite membrane preparation was provided by the invention, the carbon materials and support form a stable structure of self similar steel supports and bending characteristics, mixed closely by binder; overcome the existing technology of evaporation induced flow generating device load must not be limited and fragile features of bend fold, inconvenient transportation and installation defects.

【技术实现步骤摘要】
一种发电复合膜及其制备方法
本专利技术属于新能源发电
，更具体地，涉及一种发电复合膜及其制备方法。
技术介绍
随着化石燃料的不断消耗,能源问题愈加突出,而且消耗化石燃料所带来的环境问题也不断加剧,因此关于可再生清洁能源的研究变得愈发迫切。一种基于蒸发诱导流动发电的方式，是利用溶液的蒸发以及表面张力使溶液在微通道中持续的流动，在液体和固体的界面效应作用下，环境热能可以持续转换为电能，这种发电方式是一种新型的产生清洁能源的方式，这种发电装置可以自发地收集环境热能，是一种有很大发展前景的新型发电方式。现有的基于蒸发诱导流动发电的发电组件主要包括载片、在载片上制备的两个互不连接的电极以及沉积在两个电极之间并与之形成导电通路的碳材料层；以上发电组件中的碳材料层以及电极需要制备在载片上，而载片选自陶瓷、玻璃、石英或其他绝缘耐高温材料中的一种；由于载片不可弯折且易碎，使得该类发电装置的运输、安装受限；因此极大的限制和阻碍了蒸发诱导流动发电装置的使用和发展。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种发电复合膜及其制备方法，其目的在于解决现有蒸发诱导流动发电装置因为载片的限制而使用受限的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种发电复合膜，该复合发电膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；其中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100，碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；支架物均匀分散在碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲的稳定结构；在上述发电复合膜两端布置电极，通过蒸发诱导流动发电的原理即可实现蒸发发电。优选地，碳材料采用碳纳米颗粒、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。优选地，支架物采用电绝缘的纤维状、片状或条状物体。优选的，支架物采用玻璃纤维、植物纤维或金属氧化物线。优选的，粘结剂采用乙基纤维素或者甲基纤维素。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种发电复合膜的制备方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(1)将碳材料、支架物和粘结剂在溶剂中搅拌混合制成分散均匀的浆料；(2)将上述浆料涂覆在基础板上，制成浆料层；(3)对上述浆料层进行退火处理，并与基础板分离，获得发电复合膜。优选地，上述步骤(1)中，碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；碳材料与溶剂的质量比例范围为1:1～1:200；采用以上的碳材料、支架物、粘结剂以及溶剂的质量比制成的浆料所制备出的发电复合膜均满足发电性能和机械强度及韧性的要求。优选地，上述步骤(1)里的粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素，溶剂采用乙醇或松节油透醇。进一步优选地，退火温度为150摄氏度～500摄氏度，退火时间在30分钟～24小时；在该退火条件下，碳材料与支架物不被破坏，而溶剂可完全挥发；退火后，碳材料、支架物和粘结剂结合在一起形成复合膜并与基础板分离。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)采用本专利技术提供的制备方法获得的发电复合膜，其中的支架物均匀的分散在碳材料中，碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合在一起形成一种类似钢筋混凝土的稳定结构，这种结构具有自支撑和可弯曲的特点；将其用于蒸发诱导流动发电，则可克服现有技术中的发电组件所受的载片易碎、不可弯折的缺陷；(2)本专利技术提供的发电复合膜的制备方法，具有简单易行，便于规模化生产的特点。附图说明图1是本专利技术提供的发电复合膜的结构示意图；图2是本专利技术实施例2提供的发电复合膜进行弯曲测试的电阻变化曲线；图3是本专利技术实施例2提供的发电复合膜的抗拉伸测试曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1是本专利技术提供的发电复合膜的结构示意图；图中用圆形表示碳材料，线形表示支架物，支架物均匀的分散在碳材料中，支架物和碳材料通过粘结剂紧密的结合在一起，形成一种稳定结构，这种结构类似钢筋混凝土的结构，具有自支撑和可弯曲的特点；其中的支架物作为支撑碳材料框架，具有提高发电复合膜的机械强度和韧性的作用；该发电复合膜加上电极之后，依据蒸发诱导流动的原理可实现持续的发电。以下结合具体实施例进一步阐述本专利技术提供的发电复合膜制备方法以及制备得的产品；实施例1提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:0.01:0.1的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为100微米的浆料层；(3)将以上浆料层在150摄氏度下退火24小时，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。实施例2提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:1:1的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为500微米的浆料层；(3)将以上浆料层在300摄氏度下退火2小时，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。实施例3提供的发电复合膜的制备方法，具体如下：(1)将碳颗粒、玻璃纤维和乙基纤维素以1:100:20的质量比在乙醇中搅拌混合，制成均匀的浆料；(2)将以上浆料涂敷在玻璃板上，制备成厚度为1000微米的浆料层；(3)将以上浆料层在500摄氏度下退火30分钟，并与玻璃板分离，获得发电复合膜。以上各个实施例中制备得的发电复合膜中，支架物与碳材料均匀的混合黏结在一起，形成一种类似钢筋混凝土的结构，具有自支撑和可弯曲的特点；而随着发电复合膜里支架物的比例增高，发电复合膜的可弯曲性能逐渐增高，但发电复合膜的导电性能逐渐降低；对于退火步骤而言，随着退火温度的增加，成膜所需的退火时间逐渐降低。图2是实施例2的方法制备得的发电复合膜在弯曲一万次过程中的电阻变化曲线，从该曲线可以看出，在一万次的弯曲中，该复合发电膜的电阻基本没有变化，表明该发电复合膜具有很好的可弯曲性。图3是依据实施例2的方法制备得的发电复合膜的抗拉伸测试曲线图，从该测试曲线分析可知，该实施例制备得到的发电复合膜可以承受住3兆帕的拉力；具有很好的抗拉伸性能，这种抗拉伸性使发电复合膜具有自支撑的特点；该发电复合膜的自支撑和可弯曲特点使发电复合膜克服了载片的限制，将其应用于蒸发诱导流动发电装置，则可很好的克服现有技术中的蒸发诱导流动发电装置不便运输及安装维护的缺陷。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发电复合膜，其特征在于，所述发电复合膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；所述碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；所述碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；所述支架物均匀分散在所述碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；所述碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲的稳定结构。

【技术特征摘要】
1.一种发电复合膜，其特征在于，所述发电复合膜包括碳材料、支架物以及粘结剂；所述碳材料与支架物的质量比例为1:0.01～1:100；所述碳材料与粘结剂的质量比例为1:0.1～1:20；所述支架物均匀分散在所述碳材料中，作为支撑碳材料的框架，用于提高发电复合膜的机械强度和韧性；所述碳材料和支架物通过粘结剂紧密结合形成具有自支撑且可弯曲的稳定结构。2.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述碳材料采用碳纳米颗粒、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种。3.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述支架物采用电绝缘的纤维状、片状或条状物体。4.如权利要求3所述的发电复合膜，其特征在于，所述支架物采用玻璃纤维、有机高分子纤维或金属氧化物线。5.如权利要求1所述的发电复合膜，其特征在于，所述粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，丁天朋，刘抗，李嘉，陈千，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42