分會(huì)

第六十一分會(huì)：能源化學(xué)

摘要

化石能源的枯竭和環(huán)境問題的日益嚴(yán)重迫使人們意識(shí)到提高能源利用率的重要性。地球儲(chǔ)水量豐富，利用水中潛在的低品位能源，將其轉(zhuǎn)換為其它能源形式，是緩解能源危機(jī)的有效途徑。在電力資源短缺的時(shí)代背景下，已開發(fā)出多種類型的水誘導(dǎo)納米發(fā)電機(jī)，如流動(dòng)式納米發(fā)電機(jī)、擠壓式納米發(fā)電機(jī)和摩擦式納米發(fā)電機(jī)等。然而，這些設(shè)備大多需要由外部刺激來(lái)驅(qū)動(dòng)，不可避免地會(huì)伴隨著熱能或機(jī)械能的損失，導(dǎo)致能源利用率降低。因此，亟需開發(fā)自驅(qū)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)優(yōu)化能源利用率。利用流體在納米尺度的孔或通道中的納米限域效應(yīng)，可設(shè)計(jì)一系列基于納米材料-流體相互作用的自力式納米發(fā)電機(jī)。作為p型半導(dǎo)體，納米CuO巨大的形態(tài)調(diào)整空間和各種特性使其成為構(gòu)建納米發(fā)電機(jī)的理想活性材料?；诖?，本研究提出了一種基于納米CuO薄膜的水滲透納米發(fā)電機(jī)，并通過獨(dú)特的粒-線交織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效提高了器件的產(chǎn)電性能。產(chǎn)電機(jī)制可以用干-濕區(qū)域CuO載流子濃度的差異來(lái)解釋。值得注意的是，我們創(chuàng)新性地使用了氧化-還原-再氧化的方法來(lái)控制CuO的晶體結(jié)構(gòu)。此外，我們研究了CuO微結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，并進(jìn)一步探討了不同反應(yīng)條件對(duì)器件輸出性能的影響。研究表明，在室溫下，當(dāng)30μL 0.1 mol?L-1的NaCl溶液從薄膜的一端滲入時(shí)，單個(gè)器件（7.5 cm×2.5 cm×18.3 μm）可以產(chǎn)生0.67 V的開路電壓和2.49 μA的短路電流[1]。這種器件在對(duì)環(huán)境能量收集的實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大潛力。

關(guān)鍵詞

水滲透;納米發(fā)電機(jī);粒-線交織;氧化-還原-再氧化

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