本發(fā)明屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種發(fā)電復(fù)合膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料的不斷消耗,能源問題愈加突出,而且消耗化石燃料所帶來的環(huán)境問題也不斷加劇,因此關(guān)于可再生清潔能源的研究變得愈發(fā)迫切。一種基于蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電的方式，是利用溶液的蒸發(fā)以及表面張力使溶液在微通道中持續(xù)的流動，在液體和固體的界面效應(yīng)作用下，環(huán)境熱能可以持續(xù)轉(zhuǎn)換為電能，這種發(fā)電方式是一種新型的產(chǎn)生清潔能源的方式，這種發(fā)電裝置可以自發(fā)地收集環(huán)境熱能，是一種有很大發(fā)展前景的新型發(fā)電方式。

現(xiàn)有的基于蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電的發(fā)電組件主要包括載片、在載片上制備的兩個互不連接的電極以及沉積在兩個電極之間并與之形成導(dǎo)電通路的碳材料層；以上發(fā)電組件中的碳材料層以及電極需要制備在載片上，而載片選自陶瓷、玻璃、石英或其他絕緣耐高溫材料中的一種；由于載片不可彎折且易碎，使得該類發(fā)電裝置的運(yùn)輸、安裝受限；因此極大的限制和阻礙了蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電裝置的使用和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種發(fā)電復(fù)合膜及其制備方法，其目的在于解決現(xiàn)有蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電裝置因?yàn)檩d片的限制而使用受限的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種發(fā)電復(fù)合膜，該復(fù)合發(fā)電膜包括碳材料、支架物以及粘結(jié)劑；

其中，碳材料與支架物的質(zhì)量比例為1:0.01～1:100，碳材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為1:0.1～1:20；支架物均勻分散在碳材料中，作為支撐碳材料的框架，用于提高發(fā)電復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度和韌性；碳材料和支架物通過粘結(jié)劑緊密結(jié)合形成具有自支撐且可彎曲的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；

在上述發(fā)電復(fù)合膜兩端布置電極，通過蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電的原理即可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)發(fā)電。

優(yōu)選地，碳材料采用碳納米顆粒、碳納米管或石墨烯中的一種或多種。

優(yōu)選地，支架物采用電絕緣的纖維狀、片狀或條狀物體。

優(yōu)選的，支架物采用玻璃纖維、植物纖維或金屬氧化物線。

優(yōu)選的，粘結(jié)劑采用乙基纖維素或者甲基纖維素。

按照本發(fā)明的另一個方面，提供了一種發(fā)電復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(1)將碳材料、支架物和粘結(jié)劑在溶劑中攪拌混合制成分散均勻的漿料；

(2)將上述漿料涂覆在基礎(chǔ)板上，制成漿料層；

(3)對上述漿料層進(jìn)行退火處理，并與基礎(chǔ)板分離，獲得發(fā)電復(fù)合膜。

優(yōu)選地，上述步驟(1)中，碳材料與支架物的質(zhì)量比例為1:0.01～1:100；碳材料與粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為1:0.1～1:20；碳材料與溶劑的質(zhì)量比例范圍為1:1～1:200；

采用以上的碳材料、支架物、粘結(jié)劑以及溶劑的質(zhì)量比制成的漿料所制備出的發(fā)電復(fù)合膜均滿足發(fā)電性能和機(jī)械強(qiáng)度及韌性的要求。

優(yōu)選地，上述步驟(1)里的粘結(jié)劑采用乙基纖維素或甲基纖維素，溶劑采用乙醇或松節(jié)油透醇。

進(jìn)一步優(yōu)選地，退火溫度為150攝氏度～500攝氏度，退火時間在30 分鐘～24小時；在該退火條件下，碳材料與支架物不被破壞，而溶劑可完全揮發(fā)；退火后，碳材料、支架物和粘結(jié)劑結(jié)合在一起形成復(fù)合膜并與基礎(chǔ)板分離。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)采用本發(fā)明提供的制備方法獲得的發(fā)電復(fù)合膜，其中的支架物均勻的分散在碳材料中，碳材料和支架物通過粘結(jié)劑緊密結(jié)合在一起形成一種類似鋼筋混凝土的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有自支撐和可彎曲的特點(diǎn)；將其用于蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電，則可克服現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)電組件所受的載片易碎、不可彎折的缺陷；

(2)本發(fā)明提供的發(fā)電復(fù)合膜的制備方法，具有簡單易行，便于規(guī)?；a(chǎn)的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的發(fā)電復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2提供的發(fā)電復(fù)合膜進(jìn)行彎曲測試的電阻變化曲線；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2提供的發(fā)電復(fù)合膜的抗拉伸測試曲線圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是本發(fā)明提供的發(fā)電復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中用圓形表示碳材料，線形表示支架物，支架物均勻的分散在碳材料中，支架物和碳材料通過粘結(jié)劑緊密的結(jié)合在一起，形成一種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)類似鋼筋混凝 土的結(jié)構(gòu)，具有自支撐和可彎曲的特點(diǎn)；其中的支架物作為支撐碳材料框架，具有提高發(fā)電復(fù)合膜的機(jī)械強(qiáng)度和韌性的作用；該發(fā)電復(fù)合膜加上電極之后，依據(jù)蒸發(fā)誘導(dǎo)流動的原理可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的發(fā)電。

以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明提供的發(fā)電復(fù)合膜制備方法以及制備得的產(chǎn)品；

實(shí)施例1提供的發(fā)電復(fù)合膜的制備方法，具體如下：

(1)將碳顆粒、玻璃纖維和乙基纖維素以1:0.01:0.1的質(zhì)量比在乙醇中攪拌混合，制成均勻的漿料；

(2)將以上漿料涂敷在玻璃板上，制備成厚度為100微米的漿料層；

(3)將以上漿料層在150攝氏度下退火24小時，并與玻璃板分離，獲得發(fā)電復(fù)合膜。

實(shí)施例2提供的發(fā)電復(fù)合膜的制備方法，具體如下：

(1)將碳顆粒、玻璃纖維和乙基纖維素以1:1:1的質(zhì)量比在乙醇中攪拌混合，制成均勻的漿料；

(2)將以上漿料涂敷在玻璃板上，制備成厚度為500微米的漿料層；

(3)將以上漿料層在300攝氏度下退火2小時，并與玻璃板分離，獲得發(fā)電復(fù)合膜。

實(shí)施例3提供的發(fā)電復(fù)合膜的制備方法，具體如下：

(1)將碳顆粒、玻璃纖維和乙基纖維素以1:100:20的質(zhì)量比在乙醇中攪拌混合，制成均勻的漿料；

(2)將以上漿料涂敷在玻璃板上，制備成厚度為1000微米的漿料層；

(3)將以上漿料層在500攝氏度下退火30分鐘，并與玻璃板分離，獲得發(fā)電復(fù)合膜。

以上各個實(shí)施例中制備得的發(fā)電復(fù)合膜中，支架物與碳材料均勻的混合黏結(jié)在一起，形成一種類似鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)，具有自支撐和可彎曲的特點(diǎn)；而隨著發(fā)電復(fù)合膜里支架物的比例增高，發(fā)電復(fù)合膜的可彎曲性能 逐漸增高，但發(fā)電復(fù)合膜的導(dǎo)電性能逐漸降低；對于退火步驟而言，隨著退火溫度的增加，成膜所需的退火時間逐漸降低。

圖2是實(shí)施例2的方法制備得的發(fā)電復(fù)合膜在彎曲一萬次過程中的電阻變化曲線，從該曲線可以看出，在一萬次的彎曲中，該復(fù)合發(fā)電膜的電阻基本沒有變化，表明該發(fā)電復(fù)合膜具有很好的可彎曲性。

圖3是依據(jù)實(shí)施例2的方法制備得的發(fā)電復(fù)合膜的抗拉伸測試曲線圖，從該測試曲線分析可知，該實(shí)施例制備得到的發(fā)電復(fù)合膜可以承受住3兆帕的拉力；具有很好的抗拉伸性能，這種抗拉伸性使發(fā)電復(fù)合膜具有自支撐的特點(diǎn)；該發(fā)電復(fù)合膜的自支撐和可彎曲特點(diǎn)使發(fā)電復(fù)合膜克服了載片的限制，將其應(yīng)用于蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電裝置，則可很好的克服現(xiàn)有技術(shù)中的蒸發(fā)誘導(dǎo)流動發(fā)電裝置不便運(yùn)輸及安裝維護(hù)的缺陷。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。