专利摘要

本发明公开了一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法，该用于蒸发发电的组件包括载片、第一电极、第二电极和碳材料层，其制备方法具体为：首先，采用导电材料在电绝缘的载片表面制成两个互相平行的电极；然后采用印刷的方式将含有碳材料的浆料搭接在第一电极与第二电极之间；最后对印刷好的浆料层进行退火处理，在两个电极之间形成碳材料层。本发明提供的这种制备方法，采用浆料印刷退火的方法制备碳材料层，并且改进了浆料的材料及制备方法；以此方法制备得到的发电组件，由于碳颗粒之间相互作用更强，其碳材料层更结实，可以超长时间稳定工作，解决了现有蒸发发电组件中碳材料层易损而导致的蒸发发电装置稳定性较差的问题。

权利要求

1.一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法，所述发电组件包括载片、第一电极、第二电极和碳材料层；所述制备方法具体如下：

(1)采用导电材料在电绝缘的载片表面制备互相平行的第一电极和第二电极；

(2)采用印刷的方式将含有碳材料的均匀的浆料搭接在第一电极与第二电极之间，形成浆料层；所述浆料由碳材料、粘结剂以及溶剂采用研磨或者搅拌的方法制备而成；

(3)对浆料层进行退火处理，在第一电极与第二电极之间形成碳材料层，完成所述发电组件的制备；由此经过对浆料层退火处理形成的碳材料层具备疏松多孔的特点，有利于蒸发发电过程中挥发性液体的蒸发而提高发电效率；同时，退火处理使得碳材料层里碳颗粒之间的相互作用增强，由此增大制备得的碳材料层的强度；

步骤(3)所述退火处理的退火温度为150摄氏度到500摄氏度，退火时间为30分钟到12小时。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的浆料层的厚度为10微米到200微米。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中的碳材料采用碳黑、碳纳米管、碳颗粒和石墨烯中的一种或多种。

4.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用可溶于溶剂的原料。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素；溶剂采用松油节透醇或乙醇。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述浆料制备过程中加入冰醋酸以改善浆料的性质,加入冰醋酸的质量为溶剂质量的十分之一到二分之一。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中碳材料、粘结剂与溶剂的质量比例为1:0.1:1到1:10:20。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浆料中碳材料、粘结剂与溶剂的质量比例为1:0.5:3到1:1.5:10。

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电设备领域，更具体地，涉及一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的逐渐减少，能源危机正在不断加剧，而且化石燃料燃烧所带来的环境问题也越来越突出，因此关于可再生清洁能源的开发和利用已经受到人们极大的关注。利用溶液蒸发进行发电的装置可以将环境热能转换为电能，这种发电方式是一种新型的产生清洁能源的方式。虽然目前这种发电装置的发电功率很低，但是作为一种新型的发电方式，蒸发发电仍被认为是一种很有应用前景的产生清洁能源的途径。

申请号为201420621059.8专利有提及，基于蒸发发电的发电组件主要包括衬底、在衬底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；以上所述发电组件中的碳材料层由碳材料直接连接而成，碳材料之间的相互作用十分弱，在工作过程中碳材料极易损坏，而这将显著地降低发电装置的发电性能和稳定性，使发电装置的应用受到极大的限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法，采用浆料印刷退火的方法制备碳材料层，解决了现有蒸发发电组件中碳材料易损而导致的蒸发发电装置稳定性较差的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法，该用于蒸发发电的组件包括载片、第一电极、第二电极和碳材料层，其制备方法具体如下：

(1)采用导电材料在电绝缘的载片表面制备互相平行的第一电极和第二电极；

(2)采用印刷的方式将含有碳材料的分散均匀的浆料搭接在第一电极与第二电极之间，形成浆料层；所述浆料由碳材料、粘结剂以及溶剂采用研磨或者搅拌的方法制备而成；

(3)对浆料层进行退火处理，在第一电极与第二电极之间形成碳材料层，完成所述发电组件的制备；由此经过对浆料层退火处理形成的碳材料层具备疏松多孔的特点，有利于蒸发发电过程中挥发性液体的蒸发而提高发电效率；同时，退火处理使得碳颗粒紧密堆叠，碳颗粒之间的相互作用增强，并由于浆料里的粘结剂成分作用，使得碳颗粒间具有很强的粘结作用；由此增大制备得的碳材料层的强度；

由此制备得到的发电组件，碳材料层与两个电极形成导电通路；在用于蒸发发电时，基于蒸发发电原理，随着挥发性液体沿着碳材料层从浸入端向另一端移动，利用两端不同区域内液体气化脱离时与碳材料之间相互作用的差异，在第一电极与第二电极之间形成电势差；

在性能方面，以此方法制备出的发电组件能承受高达60摄氏度的温度，3m/s的风速以及9％的相对湿度，连续工作而碳材料层无破损，持续稳定的输出电能。

优选的，步骤(2)所述的印刷浆料所形成的浆料层的厚度在10微米到200微米之间；若浆料层过薄，则制备得的碳材料层厚度过薄，导致制备得的发电组件电阻过大，不利于电能输出；若浆料层过厚，会导致浆料层在退火过程中因应力过大，而使制备得的碳材料层发生破裂损坏。

优选的，步骤(3)所述的退火处理，退火温度为150摄氏度到500摄氏度，退火时间为30分钟到12小时；若退火温度过低、退火时间过短会导致粘结剂残存过多，无法形成多孔的碳材料层，不利于挥发性溶液在碳材料层中的流动与蒸发；而退火温度过高、退火时间过长会导致碳颗粒之间的粘结剂消耗完，从而碳颗粒之间的相互作用减弱，而使得碳材料层的强度降低，由此影响了制备得的发电组件的稳定性。

优选的，浆料中的碳材料采用碳黑、碳纳米管、碳颗粒和石墨烯中的一种或多种。

进一步优选的，粘结剂采用可溶于溶剂的原料。

进一步优选的，粘结剂采用乙基纤维素或甲基纤维素；溶剂采用松油节透醇或乙醇。

进一步优选地，在浆料制备过程中加入冰醋酸来提高粘结剂在溶剂中的分散性，从而提高浆料的均一性；加入冰醋酸的质量为溶剂质量的十分之一到二分之一。

进一步优选地，所述浆料中碳材料、粘结剂与溶剂的质量比例为1:0.1:1到1:10:20；粘结剂与碳材料的质量比例过高或者过低，均可能导致退火后形成的碳材料层的强度降低，而影响发电组件的稳定性。

进一步优选地，所述浆料中碳材料、粘结剂与溶剂的质量比例为1:0.5:3到1:1.5:10时，按照该配比制备出的碳材料层的强度最大，制得的发电组件的稳定性以及发电性能最佳。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，主要具备以下的技术优点：

(1)本发明提供的用于蒸发发电的发电组件制备方法，采用浆料印刷的方法制备碳材料层；并且在浆料印刷形成浆料层后采用退火处理；一方面，由此制备得的碳材料层，碳颗粒间疏松多孔，有利于挥发性液体的蒸发，提供蒸发发电效率的同时保证了蒸发发电的可持续进行；另一方面，经过退火处理，使得碳颗粒紧密堆叠，碳颗粒之间的相互作用增强，并由于浆料里的粘结剂成分作用，使碳材料层的强度增加，相比于现有技术，制备出的蒸发发电组件不易损坏，可长时间稳定运行。

(2)本发明提供的用于蒸发发电的发电组件制备方法，改善了制备浆料的材料以及方法；通过调节浆料的配比以及印刷浆料层的厚度，实现对碳材料层厚度的调节，从而实现对发电装置的发电性能的调节；并且，通过浆料印刷的方法，可以制备具有大面积碳材料层的蒸发发电组件，使得采用本发明方法制备的蒸发发电组件实现大功率蒸发发电成为可能。

附图说明

图1是用于蒸发发电的发电组件示意图；

图2是实施例6制备得到的发电组件连续运行的电压-时间曲线图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1为载片、2为电极、3为碳材料层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明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。

本发明涉及的用于蒸发发电的发电组件的结构如图1所示意的，包括载片、第一电极、第二电极和碳材料层；其制备方法为：首先，采用导电材料在电绝缘的载片表面制备两个互相平行的电极；然后采用印刷的方式将含有碳材料的浆料搭接在第一电极与第二电极之间，其中，浆料由碳材料、粘结剂以及溶剂采用研磨或者搅拌的方法制备而成；最后对印刷好的浆料层进行退火处理，在两个电极之间形成碳材料层，完成用于蒸发发电的发电组件制备；其中，碳材料层与两个电极形成导电通路。

上述发电组件应用于蒸发发电时，置于装有挥发性液体的容器里，碳材料层的一端始终浸入挥发性液体，另一端暴露在挥发性液体表面之外的环境中；使用时，由于液体表面的张力和自身气化，挥发性液体会不断沿着碳材料层从浸入端向另一端移动，利用两端不同区域内液体气化脱离时与碳材料之间相互作用的差异，在两个电极之间形成电势差，实现蒸发发电的目的；以下结合实施例进一步阐述本发明提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法。

实施例1提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将陶瓷片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素以及松油节透醇按质量比1:0.1:1的比例研磨，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷200微米厚度，形成浆料层；

(4)在220摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理，以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为4小时；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

实施例2提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素以及乙醇按质量比1:10:20的比例搅拌12个小时，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷10微米厚度，形成浆料层；

(4)在500摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理，以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为1小时；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

实施例3提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素、松油节透醇和冰醋酸按质量比1:1:5:0.5的比例在七十摄氏度下搅拌6个小时，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷50微米厚度，形成浆料层；

(4)在380摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理；以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为2小时；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

实施例4提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素以及松油节透醇按质量比1:0.5:3的比例搅拌5个小时，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷200微米厚度，形成浆料层；

(4)在150摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理；以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为12小时；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

实施例5提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将陶瓷片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素以及松油节透醇按质量比1:1.5:10的比例搅拌6个小时，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷100微米厚度，形成浆料层；

(4)在300摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理；以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为30分钟；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

实施例6提供的用于蒸发发电的发电组件的制备方法，具体如下：

(1)将玻璃片依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗十分钟，吹干，然后采用导电材料在其表面制备两个互不相交的电极；

(2)将碳黑、乙基纤维素以及松油节透醇按质量比1:1:6的比例搅拌6个小时，制成分散均匀的浆料；

(3)将以上浆料在两个电极之间印刷10微米厚度，形成浆料层；

(4)在400摄氏度的温度下对印刷好的浆料层进行退火处理；以在两个电极之间形成碳材料层，退火时间为2小时；完成用于蒸发发电的发电组件的制备。

将实施例6制备得到的发电组件应用于蒸发发电，在15天内连续运行，获取得到的发电电压与时间之间的关系如图2记录的曲线所示；发电电压峰值在0.3伏到0.7伏之间，均值在0.4V左右；在运行期间，发电性能一致性较好，并未出现发电性能降低的情况。

上述实施例制备得到的发电组件在实际蒸发发电应用中，均可以产生0.3伏到0.7伏的电压，连续运行十五天情况下均未出现发电性能降低的情况，由此验证了本发明的实用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种用于蒸发发电的发电组件的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。