一种基于再生废弃纤维的湿气发电装置制造方法及图纸

一种基于再生废弃纤维的湿气发电装置，涉及一种湿气发电装置。湿气发电主要是依靠发电材料与水汽的相互作用实现的，本发明专利技术是要解决现有湿气发电材料的大量制备难度较大、成本较高、器件结构复杂以及作为湿气发电原料的废弃纤维素回收利用率低的技术问题。本发明专利技术将固体废弃纤维素通过一种简单的方法溶解、提纯和活化，再添加导电剂石墨烯制备出再生纤维素/石墨烯薄膜。本发明专利技术通过简单的物理混合，使亲水纤维素和疏水导电石墨烯形成浓度梯度，驱使湿气发电薄膜中电离出的离子定向运动，从而产生电压和电流输出。同时，这种薄膜减少了回收利用率低的废弃纤维素在焚化或垃圾填埋过程中所产生的温室气体。所产生的温室气体。所产生的温室气体。

【技术实现步骤摘要】
一种基于再生废弃纤维的湿气发电装置


[0001]本专利技术涉及一种湿气发电装置。

技术介绍

[0002]湿气，即气态的水，其蕴含的能量巨大，却很少被有效开发利用。湿气在环境中的分布极其广泛，不受地理位置、气候变化等因素的影响，非常容易获取。尤其是我国长江中下游和台湾地区，年均相对湿度高于70％，在梅雨季更是高达85％以上，具有极大的应用前景。然而，目前湿气发电主要是依靠碳纳米材料与水汽的相互作用实现的。但是，碳纳米材料的宏量制备难度较大、成本较高，复杂的器件结构也影响了大规模应用。低成本、高性能的湿气发电材料与器件研发依然是该领域研究的重点与难点内容。
[0003]天然纤维素材料一般储量巨大，且分子链上分布着极具潜力的丰富极性基团，具有良好的湿气亲和性，是一种理想的湿气发电材料。然而这种天然高分子材料需要进一步提纯和再活化才能用于湿气发电。目前，我国对废弃纤维素回收利用率低，在焚化或垃圾填埋过程中会产生温室气体，不利于实现“碳中和”的目标。因此，多途径全方位的提升废旧生物纤维素的综合利用率，实现综合利用环节减污降碳的目标意义重大。

技术实现思路

[0004]本专利技术是要解决现有的湿气发电主要是依靠碳纳米材料与水汽的相互作用实现的，碳纳米材料的大量制备难度较大、成本较高，复杂的器件结构也影响了大规模应用，且废弃纤维素回收利用率低的技术问题，而提供一种基于再生废弃纤维的湿气发电装置。
[0005]本专利技术的基于再生废弃纤维的湿气发电装置是由两个不锈钢网1和纤维素/石墨烯薄膜2组成；所述的纤维素/石墨烯薄膜2夹在两个平行的不锈钢网1之间，两个平行的不锈钢网1通过螺丝固定；
[0006]所述的纤维素/石墨烯薄膜2为废纸纤维素/石墨烯薄膜、旧衣服纤维素/石墨烯薄膜、椰子壳纤维素/石墨烯薄膜或花生壳纤维素/石墨烯薄膜；
[0007]所述的废纸纤维素/石墨烯薄膜的制备方法如下：
[0008]一、将氢氧化钠、尿素和蒸馏水混合配制成溶液，然后将溶液冷冻至
‑
12℃～
‑
15℃并冷冻24h～48h，冷冻后的产物中出现少许冰晶，向冷冻后的产物中加入废纸，用玻璃棒快速搅拌直至溶解，得到废纸纤维素凝胶；
[0009]所述的氢氧化钠与蒸馏水的质量比为(7～9):81；
[0010]所述的尿素与蒸馏水的质量比为(4～5):27；
[0011]所述的废纸与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24；
[0012]二、向步骤一制备的废纸纤维素凝胶中加入氧化石墨烯水凝胶和水合肼，在通风橱中用玻璃棒搅拌混合均匀，制成废纸纤维素/石墨烯混合凝胶；
[0013]所述的氧化石墨烯水凝胶中氧化石墨烯的质量分数为0.02％～0.021％；
[0014]所述的氧化石墨烯水凝胶与步骤一中制备的废纸纤维素凝胶的质量相等；
[0015]所述的水合肼的体积与氧化石墨烯水凝胶的质量比为(1mL～2mL):20g；
[0016]三、用去离子水将步骤二制备的废纸纤维素/石墨烯混合凝胶离心洗涤3次～4次，收集离心后的沉淀，用玻璃棒将沉淀擀成1mm～1.5mm厚的薄片，再将薄片在冷冻干燥机中冻干24h～48h，得到废纸纤维素/石墨烯薄膜。
[0017]所述的旧衣服纤维素/石墨烯薄膜的制备方法如下：
[0018]一、将氢氧化钠、尿素和蒸馏水混合配制成溶液，然后将溶液冷冻至
‑
12℃～
‑
15℃并冷冻24h～48h，冷冻后的产物中出现少许冰晶；将纯棉的旧衣服剪成2
×
2cm2的小块，放入冷冻后的产物中，纯棉的旧衣服与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24，用玻璃棒搅拌2min～3min，离心收集沉淀，加入去离子水再次离心洗涤3次～4次，得到初次溶解的短纤维，放入60℃～65℃的烘箱中烘干；烘干的产物放入冷冻后的产物中，用玻璃棒搅拌2min～3min，得到均匀再生旧衣服纤维凝胶；烘干的产物与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24；
[0019]所述的氢氧化钠与蒸馏水的质量比为(7～9):81；
[0020]所述的尿素与蒸馏水的质量比为(4～5):27；
[0021]二、向步骤一制备的均匀再生旧衣服纤维凝胶中加入氧化石墨烯水凝胶和水合肼，在通风橱中用玻璃棒搅拌30min～35min，制成旧衣服纤维素/石墨烯混合凝胶；
[0022]所述的氧化石墨烯水凝胶中氧化石墨烯的质量分数为0.02％～0.021％；
[0023]所述的氧化石墨烯水凝胶与步骤一中制备的废纸纤维素凝胶的质量相等；
[0024]所述的水合肼的体积与氧化石墨烯水凝胶的质量比为(1mL～2mL):20g；
[0025]三、用去离子水将步骤二制备的旧衣服纤维素/石墨烯混合凝胶离心洗涤3次～4次，收集离心后的沉淀，用玻璃棒将沉淀擀成1mm～1.5mm厚的薄片，再将薄片在冷冻干燥机中冻干24h～48h，得到旧衣服纤维素/石墨烯薄膜。
[0026]所述的花生壳纤维素/石墨烯薄膜和椰子壳纤维素/石墨烯薄膜的制备方法如下：
[0027]一、用搅碎机将花生壳或椰子壳搅碎成粉末；
[0028]二、将NaOH和Na2SO3一起混合到水中，得到混合溶液；将混合溶液加热到100℃呈沸腾状态，再加入步骤一制备的花生壳粉末或椰子壳粉，在100℃保温6h～8h，待溶液自然冷却至室温后加入去离子水进行离心洗涤2次～3次，收集沉淀，放入60℃烘箱中烘12h～15h；
[0029]所述的混合溶液中的浓度为2.5mol/L～3mol/L，Na2SO3的浓度为0.4mol/L～0.5mol/L；
[0030]所述的步骤一制备的花生壳粉末或椰子壳粉的质量与混合溶液的体积比为1g:(8mL～10mL)；
[0031]三、将氢氧化钠、尿素和蒸馏水混合配制成溶液，然后将溶液冷冻至
‑
12℃～
‑
15℃并冷冻24h～48h，冷冻后的产物中出现少许冰晶，向冷冻后的产物中加入步骤二中烘干的产物，用玻璃棒搅拌2min～3min，得到花生壳或椰子壳纤维素凝胶；
[0032]所述的氢氧化钠与蒸馏水的质量比为(7～9):81；
[0033]所述的尿素与蒸馏水的质量比为(4～5):27；
[0034]所述的步骤二中烘干的产物与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24；
[0035]四、向步骤三制备的花生壳或椰子壳纤维素凝胶中加入氧化石墨烯水凝胶和水合肼，在通风橱中用玻璃棒搅拌30min～35min，制成花生壳或椰子壳纤维素/石墨烯混合凝胶；
[0036]所述的氧化石墨烯水凝胶中氧化石墨烯的质量分数为0.02％～0.021％；
[0037]所述的氧化石墨烯水凝胶与步骤三制备的花生壳或椰子壳纤维素凝胶的质量相等；
[0038]所述的水合肼的体积与氧化石墨烯水凝胶的质量比为(1mL～2mL):20g；
[0039]五、用去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于再生废弃纤维的湿气发电装置，其特征在于基于再生废弃纤维的湿气发电装置是由两个不锈钢网(1)和纤维素/石墨烯薄膜(2)组成；所述的纤维素/石墨烯薄膜(2)夹在两个平行的不锈钢网(1)之间，两个平行的不锈钢网(1)通过螺丝固定；所述的纤维素/石墨烯薄膜(2)为废纸纤维素/石墨烯薄膜、旧衣服纤维素/石墨烯薄膜、椰子壳纤维素/石墨烯薄膜或花生壳纤维素/石墨烯薄膜；所述的废纸纤维素/石墨烯薄膜的制备方法如下：一、将氢氧化钠、尿素和蒸馏水混合配制成溶液，然后将溶液冷冻至
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12℃～
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15℃并冷冻24h～48h，冷冻后的产物中出现少许冰晶，向冷冻后的产物中加入废纸，用玻璃棒快速搅拌直至溶解，得到废纸纤维素凝胶；所述的氢氧化钠与蒸馏水的质量比为(7～9):81；所述的尿素与蒸馏水的质量比为(4～5):27；所述的废纸与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24；二、向步骤一制备的废纸纤维素凝胶中加入氧化石墨烯水凝胶和水合肼，在通风橱中用玻璃棒搅拌混合均匀，制成废纸纤维素/石墨烯混合凝胶；所述的氧化石墨烯水凝胶中氧化石墨烯的质量分数为0.02％～0.021％；所述的氧化石墨烯水凝胶与步骤一中制备的废纸纤维素凝胶的质量相等；所述的水合肼的体积与氧化石墨烯水凝胶的质量比为(1mL～2mL):20g；三、用去离子水将步骤二制备的废纸纤维素/石墨烯混合凝胶离心洗涤3次～4次，收集离心后的沉淀，用玻璃棒将沉淀擀成1mm～1.5mm厚的薄片，再将薄片在冷冻干燥机中冻干24h～48h，得到废纸纤维素/石墨烯薄膜。所述的旧衣服纤维素/石墨烯薄膜的制备方法如下：一、将氢氧化钠、尿素和蒸馏水混合配制成溶液，然后将溶液冷冻至
‑
12℃～
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15℃并冷冻24h～48h，冷冻后的产物中出现少许冰晶；将纯棉的旧衣服剪成2
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2cm2的小块，放入冷冻后的产物中，纯棉的旧衣服与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24，用玻璃棒搅拌2min～3min，离心收集沉淀，加入去离子水再次离心洗涤3次～4次，得到初次溶解的短纤维，放入60℃～65℃的烘箱中烘干；烘干的产物放入冷冻后的产物中，用玻璃棒搅拌2min～3min，得到均匀再生旧衣服纤维凝胶；烘干的产物与冷冻后的产物的质量比为(1～2):24；所述的氢氧化钠与蒸馏水的质量比为(7～9):81；所述的尿素与蒸馏水的质量比为(4～5):27；二、向步骤一制备的均匀再生旧衣服纤维凝胶中加入氧化石墨烯水凝胶和水合肼，在通风橱中用玻璃棒搅拌30min～35min，制成旧衣服纤维素/石墨烯混合凝胶；所述的氧化石墨烯水凝胶中氧化石墨烯的质量分数为0.02％～0.021％；所述的氧化石墨烯水凝胶与步骤一中制备的废纸纤维素凝胶的质量相等；所述的水合肼的体积与氧化石墨烯水凝胶的质量比为(1mL～2mL):20g；三、用去离子水将步骤二制备的旧衣服纤维素/石墨烯混合凝胶离心洗涤3次～4次，收集离心后的沉淀，用玻璃棒将沉淀擀成1mm～1.5mm厚的薄片，再将薄片在冷冻干燥机中冻干24h～48h，得到旧衣服纤维素/石墨烯薄膜。所述的花生壳纤维素/石墨烯薄膜和椰...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁杨彬，黄文潮，王奕博，唐培松，
申请(专利权)人：湖州师范学院，
类型：发明
国别省市：