能量转换中的石墨烯:流体发电

将石墨烯网转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上,将其分割成条带状,并在条带的两端连接电极。以石墨烯网条带为基底,让NaCl溶液液滴在条带上移动,在电极的两端可以检测到电压的产生。

自2004年石墨烯发现以来,这种二维单原子层碳材料被发现具有很多优异特性,如高导电性、高比表面积、高导热性和优异的机械性能,因此石墨烯已经渗入很多的研究领域,例如太阳能电池,生物化学传感,气体传感以及能量存储等。

从机械剥离,溶液剥离到化学气相沉积(CVD),石墨烯的制备技术也随着材料关注度的提升而不断完善。而今,具有微观结构的石墨烯直接制备也成为可能。传统的化学气相沉积(CVD)方法生长石墨烯所用的基底是铜箔。如用铜网替代铜箔作为生长基底,再用FeCl3溶液将铜网刻蚀,就将得到具有网状编制的石墨烯。石墨烯网相比于传统石墨烯片在力学传感性能和能量存储上都有很大的优势。

在这里,我们主要研究了石墨烯网在能量转换方面的应用。将石墨烯网转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上,将其分割成条带状,并在条带的两端连接电极。以石墨烯网条带为基底,让NaCl溶液液滴在条带上移动,在电极的两端可以检测到电压的产生。

针对此实验现象,引用双电层移动产生电压的机制。在石墨烯网的上表面有正电荷离子的吸附,在库仑力的作用下,石墨烯网的下表面感应出同等数量的负电荷。当液滴在石墨烯网表面滑移时,就会带动下面的电荷产生定向运动,从而在器件的两端产生电压。

由于石墨烯网本身具有的网格结构,使得石墨烯网条带的表面变的粗糙,液滴在粗糙的表面进行移动时,离子浓度的变化率会增加,从而提高离子利用率,得到更好的转化效率。在未来可以用石墨烯网实现机械能和电能之间的转化,为能量转换提供新的方法和思路。

本文来自北京现代华清材料科技发展中心,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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