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IGN阵列湿气产电的基本原理

【摘要】:下面介绍三种IGN阵列纳米发电机湿气产电的基本原理。如图3.27所示,将IGN阵列夹在一对多孔不锈钢电极之间时,受益于金属离子[低价(+1)金属阳离子:Na+,高价金属阳离子:Mg2+和Al3+]的浓度梯度分布,纳米发电机从具有高相对湿度的环境中吸收水分子,并且与IGN阵列接触可在其内部产生定向的离子移动,从而产生电势差。此外,纳米阵列结构有助于水蒸气更好地与纳米线结合,从而促进金属阳离子的电离。表3.1金属离子物理特征

下面介绍三种IGN阵列纳米发电机湿气产电的基本原理。如图3.27(a)所示,将IGN阵列夹在一对多孔不锈钢电极之间时,受益于金属离子[低价(+1)金属阳离子:Na+,高价(+2和+3)金属阳离子:Mg2+和Al3+]的浓度梯度分布,纳米发电机从具有高相对湿度的环境中吸收水分子,并且与IGN阵列接触可在其内部产生定向的离子移动,从而产生电势差。此外,纳米阵列结构有助于水蒸气更好地与纳米线结合,从而促进金属阳离子的电离。可以观察到,除了输出峰值之外,三个IGN设备的电(电流)输出信号表现出不同的持续时间,如图3.27(b)所示。NaGN、MgGN和AlGN的正向电流持续时间分别为0.8 s、0.9 s和1.1 s,可以将这种现象归因于不同金属阳离子扩散速率不同。由电解质电离出金属离子与水分子快速水合以形成相应的水合离子,即,“水-电”的产生实际上是由金属水合离子(如[Na(H2O)62+、[Mg(H2O)62+和[Al(H2O)63+)的扩散引起的。对于电解质的电离过程(式(3.11))和金属离子的水合过程(式(3.12)):

表3.1 金属离子物理特征