[发明专利]一种浓差电容器

权利要求书

1.一种浓差电容器，其特征在于，该电容器为滤膜型浓差电容器，该电容器由电极、无选择性的滤膜和集流体组成；对称电极是带负电的石墨烯水凝胶电极；电极的制备步骤如下：

取15 ml 浓度为3 mg/ml的氧化石墨分散液加到容量为20 ml的水热釜中；将其放入烘箱，180 ^oC反应12 h；即可得到柱状黑色石墨烯水凝胶；用刀片将水凝胶切成厚度为3.5-4.0 mm的药片状；用内径为1 cm的打孔器在切后的水凝胶上打出待用电极；用压片机将其压在钛网中；即可得到无需粘结剂的整体性电极；

滤膜为市售的普通混合纤维素滤膜；

浓度分别为20 mM和500 mM的氯化钠溶液同时流过电极间由滤膜隔开的两个通道；上层流道通浓溶液的同时下层流道通稀溶液时，浓溶液中的钠离子向两侧扩散，分别吸附到带负电的石墨烯水凝胶电极上，和穿过滤膜进入稀溶液中；下层电极中的钠离子被释放到稀溶液中；溶液发生转换时，即上层流道通稀溶液而下层流道通浓溶液时，同样会发生前述的离子运动行为，只是方向相反；将此浓差电容器与一个60 Ω的纯电阻串联；通过两步循环操作，浓差电容器可将能量稳定连续地释放给电阻；两步循环中，电容器与电阻始终串联，交替向两通道中通浓溶液和稀溶液。

2.一种浓差电容器，其特征在于，该电容器为阴离子交换膜型浓差电容器，该电容器由电极、只允许阴离子通过的阴离子交换膜和集流体组成，对称电极是带负电的石墨烯水凝胶电极；石墨烯水凝胶电极的制备方法如下：

取15 ml 浓度为3 mg/ml的氧化石墨分散液加到容量为20 ml的水热釜中；将其放入烘箱，180 ^oC反应12 h；即可得到柱状黑色石墨烯水凝胶；用刀片将水凝胶切成厚度为3.5-4.0 mm的药片状；用内径为1 cm的打孔器在切后的水凝胶上打出待用电极；用压片机将其压在钛网中；即可得到无需粘结剂的整体性电极；

阴离子交换膜是日本ASTOM公司的AHA膜；

浓度分别为20 mM和500 mM的氯化钠溶液同时流过电极间由滤膜隔开的两个通道；上层流道通浓溶液的同时下层流道通稀溶液时，浓溶液中的钠离子吸附到带负电的石墨烯水凝胶电极上，而阴离子会穿过滤膜进入稀溶液中；下层电极中的钠离子被释放到稀溶液中；溶液发生转换时，即上层流道通稀溶液而下层流道通浓溶液时，同样会发生前述的离子运动行为，只是方向相反；将此浓差电容器与一个60 Ω的纯电阻串联；通过两步循环操作，浓差电容器可将能量稳定连续地释放给电阻；两步循环中，电容器与电阻始终串联，交替向两通道中通浓溶液和稀溶液。