탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치

Abstract

본 발명은 극성 용매가 탄소의 표면에 흡착되는 과정에서 형성되는 전기 이중층 (electrical double layer)을 활용하여, 단순히 적은 양의 용매를 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인과 연결된 두 전극 중 한 전극이 연결된 영역에만 떨어뜨려 비대칭적인 용매의 젖음 (wetting)에 의해 형성되는 전위 차를 지속적으로 유지시킴으로써 전기 에너지를 발생하는 신개념 전기 에너지 생성 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치는 침지 공정 (dipping process)을 통해 탄소 입자들을 친수성 섬유 멤브레인의 섬유 가닥 표면에 균일하게 도포하여 탄소층을 형성한다. 넓은 표면적과 높은 극성 용매 흡수력을 갖는 친수성 섬유 멤브레인은 탄소 입자를 최대한 넓은 면적으로 도포할 수 있게 하고 극성 용매를 오랜 시간 흡수할 수 있어, 극성 용매와 탄소 입자 간의 전기 이중층 및 전위 차를 효율적으로 장시간 형성할 수 있다. 특히 적은 양 (0.25 ml)의 극성 용매를 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치의 표면에 떨어뜨리는 행위만으로 1시간 이상 전기 에너지를 생성시킬 수 있다. 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치는 적층, 직렬, 병렬의 형태로 전압 및 전류를 증가시킬 수 있다. 이렇게 생성된 직류 형태의 전력은 LED를 별도의 정류회로나 에너지 저장장치 없이 구동할 수 있으며, 수퍼캐패시터에 저장되어 고전력의 전자기기 (전기 선풍기)를 구동할 수 있다.