提供了一种石墨烯片的阵列，被配置成从含离子流体的流中发电，其中，阵列包括复数个石墨烯片，每个石墨烯片包括第一电接触部和第二电接触部，具有用于接触含离子流体的流的在第一电接触部与第二电接触部之间延伸的表面，以及其中，每个石墨烯片与至少另外的石墨烯片电接触。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于发电的装置和方法本专利技术涉及使用石墨烯片来从含离子流体的流中发电。特别地，本专利技术提供了这样的片的阵列以用于发电的各种各样的应用，包括例如从波浪能发电的应用。现代社会使用大量电力。将其他形式的能量转换成电能的发电厂满足了电能的大部分需求。当前，世界上电能的大部分由以下方式生成：燃烧化石燃料以产生蒸汽，蒸汽驱动涡轮机而发电。然而，存在与传统发电相关联的许多问题。虽然世界上化石燃料的储备大，但是其是有限的且不可再生。另外，发电必须与化石燃料的其他用途例如塑料制造竞争。更重要地，化石燃料的燃烧释放对环境具有显著负面影响的气体。主要地，化石燃料燃烧释放CO2。CO2与气候变化之间的联系已经被充分地接受，并且存在减少CO2释放的日益增加的压力。另外地，化石燃料燃烧导致少量其他气体例如臭氧、二氧化硫和氮氧化物的排放。这些气体也对环境有影响。因此，期望用其他方法代替化石燃料燃烧，满足世界上日益增加的发电需求。虽然已经研究和实现了许多替代能源，例如，水力发电、潮汐发电、风力发电和地热发电，但是它们不满足全球电力需求，并且仍然需要其他替代电力源。已知可以通过使离子流体或含离子流体的流经过孔或通道来产生电势。还已知可以通过浸入在离子流体的流中的碳纳米管来产生电势。也已经报道(Generatingelectricitybymovingadropletofionicliquidalonggraphene(通过使离子液体的小滴沿着石墨烯移动来发电)，NatureNanotechnology，第9卷，第378-383页，2014年)可以通过使离子流体在石墨烯的表面上流动来产生电势。然而，已知的方法和装置还不能以使其在工业上有用且商业上可行的数量和/或成本来生产。另外，由于薄的石墨烯片必须被结合至装置中使得含离子流体的流不破坏装置，因此装置制造有挑战。由材料理论上的优异性质所驱使，石墨烯是具有大量的建议应用的公知材料。这样的性质和应用的良好示例由A.K.Geim和K.S.Novoselev在NatureMaterials，第6卷2007年3月，第183-191页的TheRiseofGraphene(石墨烯的兴起)中进行了详细介绍。WO2017/029470，其内容通过引用被并入本文中，公开了用于制作二维材料的方法。具体地，WO2017/029470公开了制作二维材料例如石墨烯的方法，该方法包括将保持在反应室内的基底加热至处于前体分解范围内的温度，并且其允许由分解的前体所释放的物质来形成石墨烯；建立远离基底表面而朝向前体的入口延伸的大的温度梯度(优选地，>每米1000℃)；以及将前体穿过相对冷的入口且跨温度梯度朝向基底表面引入。可以使用气相外延(VPE)系统和金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器来执行WO2017/029470的方法。WO2017/029470的方法提供了具有许多有利特性的二维材料，有利特性包括：非常好的晶体质量；大的材料颗粒尺寸；极小的材料缺陷；大的片尺寸；并且是自支承的。然而，仍然需要用于从二维材料制造装置的快速且低成本的处理方法。CN102307024公开了用于波动感测装置的基于石墨烯的流体发电装置。US2016/0115032公开了具有非常高的电荷载流子迁移率的石墨烯及其制备。US2017/0057826公开了用于通过化学沉积的连续石墨烯生长的基底预处理。因此，期望提供石墨烯的另外的用途，该用途解决至少一些与现有技术相关联的问题，或者至少提供商业上可用的现有技术的替代方案。根据第一方面，提供了一种石墨烯片的阵列，被配置成从含离子流体的流中发电，其中，阵列包括复数个石墨烯片，每个石墨烯片包括第一电接触部和第二电接触部，具有用于接触含离子流体的流的在第一电接触部与第二电接触部之间延伸的表面，以及其中，每个石墨烯片与至少另外的石墨烯片电接触。现在将进一步描述本专利技术。在以下段落中，更详细地限定本专利技术的不同方面。如此限定的每个方面可以与任何其他方面或多个方面组合，除非有清楚的相反指示。特别地，指示为优选的或有利的任何特征可以与指示为优选的或有利的任何其他一个或多个特征组合。本专利技术取决于石墨烯片的提供。术语“石墨烯片”指的是在基底上的1至50个石墨烯单层的堆叠。提供高质量的石墨烯片是应用本专利技术的关键。特别地，对于一些应用，关键的是，片足够大以提供低成本的解决方案。在其他应用中，关键的是，石墨烯片足够薄以至于它们是光学透明的。在又一其他应用中，关键的是，石墨烯片具有足够的鲁棒性(robust)，即，基本上没有由于结构缺陷而引起的弱点。本专利技术依赖于石墨烯片的阵列的提供。术语阵列将被理解为指的是电连接的石墨烯片的有序布置。合适的阵列可以包括规则的栅格，例如，棋盘布置(正方形的栅格)或蜂窝布置(六边形的栅格)。替选地，阵列可以包括多个圆形片或不同形状的片的组合。当用于平面装置例如太阳能面板或窗户时，本专利技术的阵列可以是平面的或近似平面的。替选地，当用于弯曲装置例如管的表面上时，本专利技术的阵列可以是弯曲的。阵列被配置成从含离子流体的流中发电。也就是说，阵列被配置成使得在使用时跨过片的表面的含离子流体的流将驱动环绕连接至阵列的电路的电流。本文中使用的术语含离子流体和离子流体涉及包含带电物质的流体。也就是说，这些术语不旨在限于熔融盐，而是还包括包含带电物质的溶液，例如，水，特别是海水或雨水、以及从化学厂或电厂排出的废弃流体，例如，工业或农业废水。虽然可以使用任何包含带电物质的流体，但是将理解的是，离子浓度将影响由装置生成的电力。然而，对含离子流体的选择没有另外的限制。阵列包括复数个石墨烯片，每个石墨烯片包括第一电接触部和第二电接触部。在一些实施方案中，每个石墨烯片可以具有不止这两个电接触部。存在用于接触含离子流体的流的在第一电接触与第二电接触之间延伸的石墨烯表面。在使用时，片被布置成使得含离子流体的流跨石墨烯表面基本上单向移动，例如，从第一接触部朝向第二接触部移动。每个石墨烯片与至少另外的石墨烯片电接触。如将理解的，连接的数量将取决于片是并联接线还是串联接线，以及每个片位于阵列中的哪里。链中间的片将具有与石墨烯片相邻的至少两个连接，然而链的端部处的片可能将仅具有与另外的片的单个连接，以及用于至外部电路的连接的接触部。优选地，石墨烯片以串联或并联电接触。这可能影响产生的电流或电压。也就是说，改变给定阵列中的片之间的电连接的配置，可以允许调节由阵列产生的电压和/或电流。优选地，第一电接触部和第二电接触部位于每个石墨烯片的远端部分处。这使石墨烯片的面积最大化，含离子流体可以在其上流动并且产生可用的势差。石墨烯片可以设置有用于连接至外部电路例如DC-DC升压转换器的电接触部。以这种方式，由单独的片或阵列生成的电压可以被相加，或者使用升压电路进行放大。其他电部件在本领域中是公知的，例如，整流器和二极管。包括本专利技术的阵列的装置可以包括本领域技术人员将已知的任何合适的电部件。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯片的阵列，被配置成从含离子流体的流中发电，其中，所述阵列包括复数个石墨烯片，每个石墨烯片包括第一电接触部和第二电接触部，具有用于接触所述含离子流体的流的在所述第一电接触部与所述第二电接触部之间延伸的表面，以及其中，每个石墨烯片电接触至少另外的石墨烯片。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180326 GB 1804790.21.一种石墨烯片的阵列，被配置成从含离子流体的流中发电，其中，所述阵列包括复数个石墨烯片，每个石墨烯片包括第一电接触部和第二电接触部，具有用于接触所述含离子流体的流的在所述第一电接触部与所述第二电接触部之间延伸的表面，以及其中，每个石墨烯片电接触至少另外的石墨烯片。
2.根据权利要求1所述的阵列，其中，所述第一电接触部和所述第二电接触部位于每个石墨烯片的远端部分处。
3.根据权利要求1或2所述的阵列，其中，所述复数个石墨烯片具有嵌合形状，优选地为六边形、正方形或矩形。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述阵列能够通过由MOCVD或CVD将石墨烯沉积在基底的表面上而获得。
5.根据权利要求4所述的阵列，其中，所述基底的所述表面包括AlN、GaN、AlGaN、BN、InGaN和SiN。
6.根据权利要求5所述的阵列，其中，所述基底包括选自Si、SiO2、SiC或蓝宝石的支承体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述阵列的至少两个或更多个石墨烯片共享公共基底。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述石墨烯片各自包括1至50个石墨烯层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述石墨烯片被掺杂，优选地，其中，所述石墨烯片被掺杂有Br、N、Mg和P中的一种或更多种。
10.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述石墨烯片串联或并联地电接触。
11.根据前述权利要求中任一项所述的阵列，其中，所述电接触部相对所述含离子流体绝缘。
12.一种制造根据前述权利要求中任一项所述的阵列的方法，所述方法包括：
提供选自Si、SiO2、SiC或蓝宝石的复数个支承体；
通过MOCVD在所述支承体的每一个上...
【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙·托马斯，伊沃尔·吉尼，
申请(专利权)人：帕拉格拉夫有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB
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