[發(fā)明專利]將以離子濃度梯度形式儲藏的自由能轉(zhuǎn)化為電能的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910091546.1
• 申請日: 2009-08-25
• 公開（公告）號: CN101635532A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇鋼;郭維;曹留烜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H02N3/00
• 分類號: H02N3/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 關(guān) 暢

1.一種將以離子濃度梯度形式儲藏的自由能轉(zhuǎn)化為電能的方法，是將開設(shè)有納米孔、納流溝道或微流溝道的基質(zhì)置于所述基質(zhì)的兩端存在離子濃度梯度的電解質(zhì)中，利用所述納米孔、納流溝道或微流溝道的離子選擇性，將所述電解質(zhì)中的陰陽離子進行分離，從而形成電流，完成以離子濃度梯度形式儲藏的自由能轉(zhuǎn)化為電能；所述納米孔、納流溝道或微流溝道的內(nèi)壁均帶電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述開設(shè)有的納米孔的基質(zhì)為高分子膜或氧化鋁膜；所述高分子膜或氧化鋁膜的厚度為100納米-100微米，所述高分子膜上納米孔的密度為1-10¹²個/cm²，所述納米孔的幾何尺寸為1納米-10微米；

所述開設(shè)有納流溝道或微流溝道的基質(zhì)為硅基膜；所述納流溝道或微流溝道的橫截面的尺寸為5納米-100微米，長度為1微米-1厘米。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：構(gòu)成所述高分子膜的材料選自聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚酰亞胺膜和聚碳酸酯膜中的至少一種；

構(gòu)成所述硅基膜的材料選自硅、二氧化硅和氮化硅中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述納米孔為柱形、錐形或雙錐形；所述納流溝道或微流溝道的橫截面為任意形狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述離子濃度梯度為1∶1-1∶10⁸。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述離子濃度梯度為1∶1-1∶10⁴。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述電解質(zhì)為可溶性鹽、可溶性酸或可溶性堿。

8.權(quán)利要求1-7任一所述方法在制備基于納流通道或微流溝道的能源轉(zhuǎn)換器件中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于：所述能源轉(zhuǎn)換器件為電池；所述電池為濃度梯度驅(qū)動的納流電池或微流電池。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于：所述電池由電極、存在離子濃度梯度的電解質(zhì)、電池壁和內(nèi)壁帶電的納米孔、納流溝道或微流溝道組成。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其特征在于：構(gòu)成所述電池壁的材料為絕緣材料；所述納米孔的幾何尺寸為1納米-10微米；所述納流溝道或微流溝道的橫截面的尺寸為5納米-100微米，長度為1微米-1厘米。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用，其特征在于：構(gòu)成所述電池壁的材料為聚四氟乙烯。