本發(fā)明屬于新能源發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，更具體地，涉及一種蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

隨著電子科技的迅速發(fā)展，各種可穿戴式設(shè)備及微納系統(tǒng)傳感器的應(yīng)用越來越廣泛，如何為這些電子設(shè)備和傳感器供能是我們面臨的一個巨大挑戰(zhàn)。電子器件微納系統(tǒng)的越來越微細(xì)化、分布不集中、需要長時間穩(wěn)定工作的特點(diǎn)限制了電池的使用，而收集環(huán)境能量轉(zhuǎn)化為電能來為這些器件供電的自驅(qū)動系統(tǒng)能較好的解決這些問題。現(xiàn)有的自驅(qū)動系統(tǒng)需要外部機(jī)械運(yùn)動、光照或者固定溫差熱能，這些嚴(yán)苛的條件大大限制了自驅(qū)動設(shè)備及系統(tǒng)的應(yīng)用。

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)明提供了一種蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置，利用自然蒸發(fā)作用將環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)化為電能。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置包括發(fā)電組件和揮發(fā)性液體；

其中，發(fā)電組件包括多孔材料層和設(shè)置在多孔材料底面互不相交的第一電極和第二電極；多孔材料層內(nèi)部具有微米量級或納米量級的多孔孔隙；整個多孔材料層搭接在第一電極與第二電極之間，并與這兩個電極形成導(dǎo)電通路；

多孔材料層的一端始終浸入所述揮發(fā)性液體，另一端則暴露在揮發(fā)性液體表面之外的環(huán)境中；以此方式，在使用時，在多孔材料毛細(xì)力的作用 下，揮發(fā)性液體持續(xù)地沿著多孔材料層從浸入端向另外一端移動，利用液體在多孔材料層的微納米孔隙中的動電效應(yīng)，在第一電極與第二電極之間形成電勢差；在液體的蒸發(fā)作用下，毛細(xì)力持續(xù)存在，從而產(chǎn)生持續(xù)不斷的電能輸出。

其中，多孔材料層內(nèi)部的孔隙可通過顆粒堆積燒結(jié)、電化學(xué)腐蝕、刻蝕、纖維編織等方式形成。

優(yōu)選的，多孔材料層可附著在基底材料上，也可以自支撐獨(dú)立存在；基底材料可采用玻璃、石英以及以陶瓷為代表的電絕緣材料中的一種。

優(yōu)選的，多孔材料層可選自碳材料、氧化物、有機(jī)聚合物中的一種或多種；其中，碳材料可采用碳納米管、碳顆粒或石墨烯。

優(yōu)選的，揮發(fā)性液體為純水、無機(jī)溶液或有機(jī)溶劑。

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，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明所提供的這種發(fā)電裝置，利用毛細(xì)力和液體的蒸發(fā)共同作用，驅(qū)動溶液沿著多孔材料層從浸入端向另外一端移動，通過液體在多孔材料層微納米孔隙中的動電效應(yīng)，在第一電極與第二電極之間形成電勢差，有效利用揮發(fā)性液體和多孔材料的相互作用將環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)換為電能，且獲得持續(xù)穩(wěn)定的電能輸出，尤其適用于無光照和無需外界機(jī)械運(yùn)動的特定應(yīng)用場合；

(2)本發(fā)明所提供的這種發(fā)電裝置，通過對多孔料層的結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)的控制，可獲得穩(wěn)定的較高電能的輸出，足以驅(qū)動現(xiàn)有大多數(shù)地微電子器件，譬如led、lcd；或?yàn)槌Ｒ婋娀瘜W(xué)耗能過程供能，譬如電鍍、電解有機(jī)物；

(3)本發(fā)明所提供的這種發(fā)電裝置，整體結(jié)構(gòu)緊湊、可將普通流體機(jī)械設(shè)備中需要的壓力提供組件和能量轉(zhuǎn)換組件集成在微米級的薄膜上；而且整個制備過程也十分方便，成本低廉，并有利于大批量的加工制造，因 而尤其適用于無光照和無需外界機(jī)械運(yùn)動的特定應(yīng)用場合。

附圖說明

圖1是實(shí)施例提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置實(shí)際發(fā)電測試所獲得的電壓～時間信號曲線；

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-多孔材料層、2-電極、3-揮發(fā)性液體。

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是實(shí)施例提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該發(fā)電裝置包括發(fā)電組件和揮發(fā)性液體3；

其中，發(fā)電組件包括多孔材料層1和電極2，整個多孔材料層搭接在第一電極與第二電極之間，并與這兩個電極形成導(dǎo)電通路。揮發(fā)性液體3采用具備揮發(fā)性的溶液，可揮發(fā)并且可與多孔材料親潤；實(shí)施例中，揮發(fā)性液體采用純水、無機(jī)溶液或有機(jī)溶劑；這些液體經(jīng)測試表明均能起到良好的發(fā)電效應(yīng)。

將多孔材料層1一端始終浸入揮發(fā)性液體3，另一端則暴露在揮發(fā)性液體表面之外的環(huán)境中，由此形成一種可以自動從環(huán)境中獲取能量的裝置。在使用時，由于多孔材料毛細(xì)力的作用，揮發(fā)性液體不斷沿著多孔材料層1從其浸入端向另外一端移動，利用液體在多孔材料層內(nèi)的微納米孔隙中的動電效應(yīng)，在第一電極與第二電極之間形成電勢差。

對實(shí)施例提供的蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置進(jìn)行實(shí)際測試，測試獲得的電 壓～時間信號曲線如圖2中所示，即便在無光照和無任何外界機(jī)械驅(qū)動的情況下，按照實(shí)施例設(shè)計(jì)的長寬分別為4厘米和1厘米的蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置所輸出的電壓仍然可以在短時間內(nèi)即達(dá)到1伏特，并能長時間保持，從而證明了按照本發(fā)明的實(shí)際價(jià)值和潛在的運(yùn)用前景。

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)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種蒸發(fā)誘導(dǎo)流質(zhì)發(fā)電裝置，該裝置包括發(fā)電組件和揮發(fā)性液體，其中發(fā)電組件包括多孔材料層、設(shè)置在該多孔材料層底面上互不相交的第一電極和第二電極，多孔材料層整體搭接在兩個電極之間，并與兩個電極形成導(dǎo)電通路；多孔材料層的一端始終浸入所述揮發(fā)性液體，另一端則暴露在所述揮發(fā)性液體表面之外的環(huán)境中；在多孔材料毛細(xì)力的作用下，揮發(fā)性液體沿著多孔材料層從浸入端向另外一端移動；利用液體在多孔材料層的微納米孔隙中的動電效應(yīng)，在第一電極與第二電極之間形成電勢差。通過本發(fā)明，能夠有效利用揮發(fā)性液體和多孔材料的相互作用將熱能轉(zhuǎn)換為電能，且獲得持續(xù)穩(wěn)定的電能輸出，尤其適用于無光照和無需外界機(jī)械運(yùn)動的特定應(yīng)用場合。

技術(shù)研發(fā)人員：周軍;薛國斌;李嘉;丁天朋;劉抗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2016.01.18
技術(shù)公布日：2017.07.25