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[供應]S系列-納米水伏發電材料電性能分析用源表
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  • S系列-納米水伏發電材料電性能分析用源表
貨物所在地:
湖北武漢市
產地:
東湖開發區光谷大道308號光谷
更新時間:
2025-05-14 11:04:25
有效期:
2025年5月14日 -- 2025年8月14日
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產品簡介

納米水伏發電材料電性能分析用源表用途:

(1) 實時測試多種納米材料在同一水條件下的發電情況;

(2) 不同納米材料的發電條件不同,并需要數據記錄;

(3) IV曲線掃描;

詳細介紹

一、國產源表應用之納米水伏發電案例項目簡介

1.項目背景

隨著全球能源需求日益增長同時對環境保護的重視,傳統化學能發電已逐漸不適應當代社會的復雜要求。同時能源的需求和應用領域也越發多樣化,基于這些現實需求,云南某大學的張博士為解決這些問題,他以新材料為切入點,重點關注新材料的發電研究:基于納米材料的水伏發電及其發電性能。希望以此為突破點,推動新能源發展以及促進能源多樣化供應。

2.項目痛難點

(1) 研究納米材料種類多樣;

(2) 多種納米材料需要在同一測試條件下進行發電性能比對;

(3) 確定納米材料發電功率及最佳發電條件;

二、納米材料發電及納米材料水伏發電

1.納米材料發電種類

納米技術經歷了幾十年的發展,現在已經走入人們的日常生活中,各種納米材料目前在世界范圍 內得到了廣泛的應用。納米器件擁有尺寸小、功耗低、反應靈敏等特點,但納米器件的運行必須 有電池和集成電路的支持,目前無法達到絕對意義上的最小化。為解決這一問題,院士王中林教 授2006年S次提出納米發電機的理念,使納米發電機的研究成為微型能源研究領域的熱點, 進而開辟了納米材料發電這一新興的學科領域。

納米材料發電目前有幾種技術路線:

(1) 納米壓電發電

納米壓電電子學原理是利用原子力顯微鏡探針,壓迫氧化鋅納 米線產生彎曲,使鋅離子和氧離子產生了電勢能并形成電流。 在此基礎上,選用兼具壓電效應和半導體效應的氧化鋅,利用 納米線、納米薄膜等材料的結構特性,成功發明了納米發電 機,實現了將周圍環境中的機械能轉化成電能的目標。另外, 利用超聲波等其他方式,也可為納米壓電材料提供機械能。

(2) 納米熱釋電發電

利熱釋電(Pyroelectric)納米發電機是一種能量收集裝置,它能 夠利用納米結構的熱釋電材料把外界的熱能轉換成電能。通常,熱能的收集主要依靠器件兩端的溫差驅動載流子擴散的塞 貝克效應。

(3) 納米靜電摩擦發電

利用日常生活中摩擦起電這種靜電現象,可產生足夠的能量。而采用納米技術來制造特定材質的兩種摩擦表面,還可以使摩擦有效面積擴大,從而提供更強的摩擦并轉換出比壓電效應更為可觀的電能。

(4) 納米水伏發電

通過納米結構與水的流動、波動、滴落和蒸發直接相互作用來發電的能量轉換效應,被稱為水伏效應(hydrovoltaic effect),也稱納米水伏發電,這種效應為解決柔性傳感系統的能源可持續供給提供了新思路。

2.納米材料水伏發電

地球表面70%以上都被天然水體覆蓋,是含量Z豐富的資源之一。無論地理位置或環境條件如何改變,天然水都可以通過吸收熱能而自發地流動和蒸發。通過納米結構與水的流動、波動、滴落和蒸發直接相互作用來發電的能量轉換效應,被稱為水伏效應(hydrovoltaic effect),這種效應為解決柔性傳感系統的能源可持續供給提供了新思路。

然而,如何在變形條件下實現穩定發電和高輸出功率,并實現輕量化、柔性化可穿戴傳感微系統依然面臨很多挑戰。以下為水伏發電的幾個技術路徑:

(1) 水滴注入電荷納米發電;
(2) 水流機械通過納米材料;
(3) 水汽蒸騰納米發電;

三、方案說明

1.測試要求

(1) 實時測試多種納米材料在同一水條件下的發電情況;

(2) 不同納米材料的發電條件不同,并需要數據記錄;

(3) IV曲線掃描;


2.測試方案結構

方案一、單通道納米水伏發電測試

方案二、多通道水伏發電納米材料分選


3.測試原理及指標


蒸騰驅動發電機:在含有炭黑涂層的不對稱濕棉布上,由毛細流動的水驅動進行發電,可產生最 大電壓0.53 V, 最大電流3.91μA,最大能量密度1.14 mWh cm?3。由多個蒸騰驅動發電機組 裝產 生的能量,足以點亮一個20 mA×2.2 V的發光二極管,或為一個1 F容量的超級電容器充電。

上圖為不同液體對蒸騰納米驅動發電機的影響

(A) 各種類型和極性的液體對蒸騰納米發電機的VOC的影響;

(B) 不同陽離子大小的鹽溶液在不同條件下對TEPG的VOC的影響;

(C) 不同pH值的鹽酸溶液下,測試出VOC的值;

(D) 濕碳與干碳電位差及電流流向示意圖;

(E) 濕/干界面擬流行為和電流產生的機理示意圖;

(F) 蒸騰納米發電機的蒸發和吸附示意圖;

4.掃描及圖示

△測試連接實物圖

(A) TEPG運行示意圖;

(B) (B)測量TEPG的VOC、ISC和電阻分布;

(C) (D) (E) (F)為不同情況下,測量VOC的分布情況;


5.選型依據

以量程及最小測量精度為標準,同時支持等效電阻測試。



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