阅读说明：本技术 一种以木材为基底的可持续产电装置 (Sustainable electricity generating device with wood as substrate ) 是由 刘宪华 焦士埔 李阳 刘思彤 李鸿钰 李嘉垚 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种以木材为基底的可持续产电装置,包括如下步骤：(1)将木材切割成片状结构；(2)将切割后的木片浸泡在高碘酸盐和磺化剂中,增加木材的亲水性和磺酸基团；(3)将一定质量的炭黑和十二烷基苯磺酸钠溶解在适量蒸馏水中并超声分散；(4)将磺化木片在炭黑分散液中多次浸泡后晾干；(5)将两根导线分别固定在涂有炭黑磺化木片的两端；(6)将处理后加装导线的木片竖直放置在盛有水的容器中。炭黑表面和木片有大量带负电的羧基和磺酸基,水中电离的带电离子在毛细力和蒸发的作用下在木片内迁移,从而产生电能。通过向木片下端提供水,由此得到了一种以木材为基底的可持续产电装置,本发明的方法简单、环境友好、成本低。(The invention discloses a sustainable electricity generating device taking wood as a substrate, which comprises the following steps: (1) cutting wood into sheet-like structures; (2) soaking the cut wood chips in periodate and a sulfonating agent to increase the hydrophilicity and sulfonic acid groups of the wood; (3) dissolving a certain mass of carbon black and sodium dodecyl benzene sulfonate in a proper amount of distilled water and performing ultrasonic dispersion; (4) soaking the sulfonated wood chips in the carbon black dispersion liquid for multiple times and then airing; (5) fixing two wires at two ends of sulfonated wood chips coated with carbon black respectively; (6) and vertically placing the wood chips which are treated and provided with the leads in a container filled with water. The carbon black surface and wood chips have a large number of negatively charged carboxyl groups and sulfonic acid groups, and ionized charged ions in water migrate in the wood chips under the action of capillary force and evaporation, so that electric energy is generated. The sustainable electricity generating device taking the wood as the substrate is obtained by supplying water to the lower end of the wood chip, and the method is simple, environment-friendly and low in cost.)

一种以木材为基底的可持续产电装置

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及到一种利用纳米结构的水伏效应实现可持续产电的装置。

背景技术

随着化石能源的枯竭和带来的环境问题，世界各国政府非常相信可再生能源是减少与能源有关的环境问题，特别是二氧化碳排放的重要技术。可再生能源占全球电力的比例不到3％，占一次的能源2％。毫无疑问，它们发展的潜在规模非常大，原则上可以对世界能源需求作出非常大的贡献。

地球表面有75％被海水覆盖，水是生命的起源，也是生命生存必不可少的资源。水在地球的能量系统中维持着能量循环，具有重要作用。水能是一种清洁无污染的可再生能源，水的重力势能、潮汐的涨落、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。而自十九世纪以来，人们发现了水在通过毛细玻璃管时可以产生流动电势，被称作动电效应，动电效应的科学原理是基于热力学和静电学的结合，通过剪切力在固液界面形成的双电层而产生电信号，这种新型的能源转换方式引起了许多研究学者的注意，水伏发电现象就是基于该理论提出的。本专利通过利用木材和炭黑等廉价材料，可以持续产生电能，并且对环境友好，操作简单，成本低廉。

发明内容

本发明的目的是克服能源短缺问题，提供一种以木材为基底的可持续产电装置。

本发明的技术方案概述如下：

一种以木材为基底的可持续产电装置，其特征包括如下步骤：

(1)将普通木材切割成6-10cm，宽0.5-3cm，厚0.1-1cm的木片；

(2)将木片浸泡在高碘酸盐溶液中，使木片中的纤维素带有醛基，反应温度为40-60℃，反应时间为1-4h，所述木片和所述高碘酸盐的质量比为1∶(1-2)；

(3)将带有醛基纤维素的木片浸泡在磺化剂溶液中，所用磺化剂为亚硫酸氢盐，反应温度为20-40℃，反应时间为10-20h，所述木片和所述磺化剂的质量比为1∶(1-2)；

(4)将0.1-0.5g炭黑和0.2-1g十二烷基苯磺酸钠按照一定的质量比例(1∶(1-2))溶解在40-100毫升蒸馏水中，超声60-120分钟分散；

(5)将磺化木片在炭黑分散液中多次浸泡，通过控制浸泡次数使电阻控制在kΩ到MΩ范围内调节；

(6)将涂有炭黑的磺化木片竖直放置在盛水烧杯中，使水略微浸没木片下端；

(7)对装置产生的电能进行收集，当烧杯中的水即将蒸发完后补充水，由此得到了一种以木材为基底的可持续产电装置(见图1)。

本发明的优点：

1.本发明制备方法简单易行，操作方便，不需要其他大型设备；

2.本发明能通过补充烧杯中的水，在毛细力和蒸发作用下实现了电能的可持续产生，对环境友好。

附图说明

图1是本发明设计装置的示意图；图2是本发明装置电阻为600KΩ产生的电压和电流大小。

图中1-导线；2-涂有炭黑的木片；3-盛水的烧杯；4-储电器。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的描述。

以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

这种以木材为基底的可持续产电装置的应用，包括如下步骤：

(1)将轻木切割成长10cm、宽2cm、厚0.2cm的长方体形状；

(2)将木片浸泡在1mol/L的高碘酸钠溶液中，反应温度50℃，水浴加热两个小时；

(3)用蒸馏水多次冲洗高碘酸钠溶液处理后的轻木木片，之后将木片浸泡在1mol/L亚硫酸氢钠溶液中，在室温下反应24h；

(4)将0.2g炭黑和0.4g十二烷基苯磺酸钠溶解在50mL蒸馏水中，超声分散100分钟；

(5)将磺化轻木片在炭黑分散液中多次浸泡后晾干，使电阻为170KΩ；

(6)把导线固定在磺化轻木片的两端，之后竖直放入盛水烧杯中，烧杯中的水浸没磺化轻木片下部0.5cm；

(7)对装置产生的电能进行收集，由于氯化铁在空气中会潮解，吸收空气中的水分，从而达到可持续产电的目的，产生的电压和电流大小如图2所示。