分会

第六十一分会：能源化学

摘要

化石能源的枯竭和环境问题的日益严重迫使人们意识到提高能源利用率的重要性。地球储水量丰富，利用水中潜在的低品位能源，将其转换为其它能源形式，是缓解能源危机的有效途径。在电力资源短缺的时代背景下，已开发出多种类型的水诱导纳米发电机，如流动式纳米发电机、挤压式纳米发电机和摩擦式纳米发电机等。然而，这些设备大多需要由外部刺激来驱动，不可避免地会伴随着热能或机械能的损失，导致能源利用率降低。因此，亟需开发自驱动的能量转换系统优化能源利用率。利用流体在纳米尺度的孔或通道中的纳米限域效应，可设计一系列基于纳米材料-流体相互作用的自力式纳米发电机。作为p型半导体，纳米CuO巨大的形态调整空间和各种特性使其成为构建纳米发电机的理想活性材料。基于此，本研究提出了一种基于纳米CuO薄膜的水渗透纳米发电机，并通过独特的粒-线交织结构设计，有效提高了器件的产电性能。产电机制可以用干-湿区域CuO载流子浓度的差异来解释。值得注意的是，我们创新性地使用了氧化-还原-再氧化的方法来控制CuO的晶体结构。此外，我们研究了CuO微结构和性能之间的关系，并进一步探讨了不同反应条件对器件输出性能的影响。研究表明，在室温下，当30μL 0.1 mol∙L-1的NaCl溶液从薄膜的一端渗入时，单个器件（7.5 cm×2.5 cm×18.3 μm）可以产生0.67 V的开路电压和2.49 μA的短路电流[1]。这种器件在对环境能量收集的实际应用中展现出巨大潜力。

关键词

水渗透;纳米发电机;粒-线交织;氧化-还原-再氧化

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