[发明专利]一种浓差电容器

摘要

一种浓差电容器，其属于能量储存与转化领域。该电容器以能与电解液发生吸附/脱附的炭基材料作电极，把存在浓度差的两股流体中的自由能转化为电能；该电容器是一种能量转化装置，不同浓度的流体流过电容器时，溶液中的离子进出电极，影响电极间的电场强度，在回路产生交变电流。（1）该浓差电容器可提取浓差溶液中的自由能，所用多孔炭材料电极稳定性好；（2）产生的电压持续时间长，只要持续通不同浓度的流体，就会一直产生波动的电压；（3）电解质的选择范围广，可以采用不同浓度的气体，不同浓度的废水；（4）与浓差电池相比，避免了使用易腐蚀的金属电极，不需要盐桥，可持续产能，应用范围更广。

主权项

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。