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苏大《ACS AMI》:印刷蜂窝结构的还原氧化石墨烯薄膜,用于从盐溶液中高效连续蒸发驱动的发电

来源:石墨烯联盟|

发表时间:2021-07-06

点击:1838

水蒸发诱导发电具有高度自发过程、连续发电和低成本的优势,为解决不断增长的能源需求和自供电系统供电提供了理想的策略。然而,报道的蒸发诱导发电机仅限于在去离子 (DI) 水中工作,导致输出功率低。本文,苏州大学江林教授团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Printed Honeycomb-Structured Reduced Graphene Oxide Film for Efficient and Continuous Evaporation-Driven Electricity Generation from Salt Solution”的论文,利用改进的多离子模式证明可以在充满盐溶液的微通道中优化流动电位,并利用蜂窝结构的减少石墨烯氧化物(rGO)薄膜为基础,利用具有微型微通道的效应,实现盐溶液中蒸发,从而提高功率。该发电器件可实现大约 2 倍的开路电压 ( V oc) 和 0.91 μW cm –2在 0.6 M NaCl 溶液中的 3.3 倍功率密度与去离子水中相比。



实验证明,具有丰富互连微通道的蜂窝结构由于其较大的比表面积和优异的离子交换能力,在盐溶液中实现高且稳定的输出功率方面起着关键作用。值得注意的是,可以在天然海水中全天候工作超过 240 小时,提供~ 0.83 V的稳定V oc和 0.79 μW cm –2的功率密度。本研究扩展了从去离子水到天然海水的水蒸发诱导发电的工作解决方案,向实际应用迈出了一大步


图 1. 在充满盐溶液的微通道中由水蒸发引起的发电示意图


图 2. NaCl 溶液中蜂窝结构 rGO 膜和层结构 rGO 膜的形态和电输出性能。


图 3. 天然海水中的电气性能


图 4. 实际应用。


总之,我们利用改进的多离子模式从理论上证明了在充满盐溶液的微通道中可以有效增强水蒸发诱导的输出功率。开发了一种基于具有丰富互连微通道的蜂窝结构 rGO 薄膜的高输出功率发电器件。本文不仅将蒸发诱导发电的工作解决方案从去离子水扩展到天然水(河水和海水),而且还为设计在现实生活中的各种解决方案中工作的高输出发电机提供了指导。

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