专利技术 - 先进功能材料研究组

　

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高效光热及净水

专利名称：	一种开放式加湿除湿净水系统
专利号/申请号：	202011154690.8
本发明公开了一种开放式加湿除湿净水系统，通过一种简单的开放式的体系，对废水进行加湿除湿，实现浓缩废水和生产清洁水。所述系统主要包括卡诺循环装置、蒸发器和风机；所述卡诺循环装置由压缩机、冷凝器、膨胀器和散热器组成。所述的蒸发器包括散热器、布水材料，蒸发器设有废水入口，浓缩水出口；所述的冷凝器设有净水出口；所述的蒸发器、风机和冷凝器贴合连接。所述开放式加湿除湿净水系统结构简单紧凑、加工制备方便、便于小型化、模块化、易于串联工作、使用范围广。

专利名称：	一种循环蒸发冷却的净水系统
专利号/申请号：	202011154134.0
本发明公开了一种循环蒸发冷却的净水系统，通过风扇加速循环往复的喷淋废水蒸发，以及冷凝水蒸气获得清洁水。所述系统主要包括轴流风机、蒸发器、风机、卡诺循环装置、水泵、离心风机和箱体；所述卡诺循环装置由散热器、冷凝器、压缩机和节流阀组成；所述蒸发器、卡诺循环装置、轴流风机、风机安装在箱体中；所述轴流风扇与蒸发器贴合连接，蒸发器与卡诺循环装置面对面保持一定距离，卡诺循环装置与离心风机贴合连接。本发明结构紧凑，废水浓缩率高，产水效率高，适用范围广。

专利名称：	一种基于加湿除湿过程的多模式净水系统
专利号/申请号：	202011154149.7
本发明公开了一种基于加湿除湿过程的多模式净水系统，通过加热蒸发废水获得浓缩液，以及对蒸发水蒸气或者空气中水蒸气进行冷凝获得清洁水。所述系统主要包括卡诺循环装置，蒸发装置，轴流风机和可调箱体。所述卡诺循环装置由压缩机、散热器、膨胀阀以及蒸发制冷片组成。蒸发装置、散热器、轴流风机与蒸发制冷片放置在可调箱体中，其中蒸发装置与散热器近距离贴合，可调箱体两侧门可开启，该系统可以实现三种模式下的清洁水制取和废水浓缩。所述基于加湿除湿过程的多模式净水系统对于多种环境下的清洁水制取应用具有重要意义，同时易于串联工作，可应用于全范围湿度内的清洁水制取。

专利名称：	太阳能清洁水生产装置和生产方法
专利号/申请号：	202010917336.X
本实用新型的一个目的提出一种具有蒸发增强、具有不需要额外能量输入的冷凝结构的太阳能生产装置。该装置绿色无污染，具有蒸发增强、冷凝增强结构，使得该装置产水速率大大提高，可广泛应用于海水淡化或污水处理领域。

专利名称：	清洁水生产装置和生产方法
专利号/申请号：	202010911156.0
该装置利用太阳能对海水，湖水，河水，盐碱水、污水等进行清洁。不需要额外的能量输入，具有节能的优点；装置为充气式，相比传统的方式具有轻便的优点；装置可以进行折叠，方便收纳、携带，具有便携的优点；该装置充气后直接放到有阳光的水面上就可以快速出水，不需要对海水进行预处理等，具有操作简单的优点。因为该装置具有蒸发增强和冷凝增强设计，使得该装置产水速率比目前报道过的所有便携式清洁水生产装置都高。

专利名称：	可集成的太阳能清洁水生产装置与太阳能清洁水生产系统
专利号/申请号：	ZL 202020049151.7
本发明提出了一种具有绿色无污染、不需要额外的能量输入、可集成、具有冷凝结构、集成操作方便且清洁水产水效率高等优点的太阳能清洁水生产系统，可广泛应用于海水淡化或污水处理领域。

专利名称：	便携的充气式太阳能清洁水生产装置
专利号/申请号：	ZL 201822086725.3
本发明公开了一种便携的、可折叠的充气式太阳能清洁水生产装置，该装置能够通过高效的光热水蒸发材料将太阳能转化为热能，蒸发待处理水体，冷凝收集水蒸气，从而获得清洁水。具有绿色环保、产水质量高、轻质便携等优点。可应用于水处理获取清洁水领域，特别是在应急救生等领域，具有很大的应用前景。

专利名称：	一种基于功能材料的利用太阳能获取清洁水的装置
专利号/申请号：	ZL 201810075910.4
本发明实施例的制备石墨烯太阳能水清洁复合结构材料的方法制备得到的石墨烯太阳能水清洁复合结构材料。该复合结构材料上层具有更高的光热转化效率，能够更好地将太阳光辐射能转化为热量；下层具有很好的电热转化能力，与太阳能电池板连用，能够将太阳能高效的转化为电能继而转化为材料的热能。该复合结构材料整体具有更低的热导率<0.051 W m-1 K-1，能够将太阳能转化为的热量锁定在材料内部。进而将该石墨烯太阳能水清洁复合结构材料应用在清洁水的制备中，制备得到的水能够达到世界卫生组织和美国环境保护署规定的饮用水标准，一个太阳光强下产水量为2.01-2.61 kg m-2 h-1。同时，该制备石墨烯太阳能水清洁复合结构材料的方法简单易行，合成技术成熟，可大批量生产。

专利名称：	石墨烯太阳能水清洁泡沫及其制备方法和用途
专利号/申请号：	ZL 201711106827.0
本发明的目的在于提供一种石墨烯水清洁凝胶膜及其制备方法和应用。所述石墨烯凝胶膜内部呈三维多孔状结构，密度为1~30毫克每立方厘米（1~30 mg cm-1），热导率为0.016~0.462 W m-1 K-1，吸光率＞98%，光热转换效率＞90.2%；所述石墨烯凝胶膜制备方法简单，可大面积生产，最高面积为2000平方厘米；所述石墨烯凝胶膜可应用在太阳能水清洁处理上，能够利用太阳光辐照，将海水、河（湖）水、浓酸、浓碱和重金属污染水中的水分蒸发，经过冷凝，制备得到清洁水中离子去除率＞99.5%，细菌去除率＞99.9%。

先进功能材料

专利名称：	集成辐射-蒸发冷却材料及其制备方法
专利号/申请号：	202210635801.X
辐射冷却技术是一种无能量负担的被动降温技术，降温过程中不需要额外的能源消耗，是基于1900年普朗克提出的黑体辐射定律发展而来。物体无时无刻不在以热辐射的方式散发着电磁波。由于地球的大气层在8-13μm波段存在一个红外透明窗口，这就使得地球上的物体能够将自身热量以热辐射的形式穿过该透明窗口向外太空辐射，并以宇宙作为冷端来达到降温的目的。在过去的研究中，夜间应用的辐射冷却已经够能起到很好的降温效果，如将TiO2混在白色漆中涂在铝板上即可在夜间实现较好的降温。但是在白天尤其是日照强烈的正午，由于吸收的太阳辐射会大于材料发射的热辐射，在日间的辐射冷却一直面临巨大的挑战。直至最近纳米光子学的快速发展，新型光子晶体、超材料的不断出现，经过系统设计的能够日间应用的辐射冷却材料也开始问世。此外，经特殊加工设计的聚合物材料也能实现日间辐射冷却的效果。现有的日间辐射冷却技术，受普朗克定律限制，其在日间的最大净冷却功率无法超越100瓦每平米的极限，导致其制冷效果远低于现在使用的压缩机制冷技术，这极大影响了日间辐射冷却技术实际的应用。本发明提出一种集成的辐射-蒸发冷却材料，在辐射冷却的基础上，原位耦合了蒸发冷却技术。通过在具有辐射冷却效果的聚合物纤维层上，原位聚合一层多孔的亲水性高分子水凝胶，有效实现了一体化的辐射-蒸发冷却。

专利名称：	自适应的电极材料孔结构的重塑方法、电极材料及其应用
专利号/申请号：	202210068021.1
本发明公开了一种自适应的电极材料孔结构重塑方法，及其在高效铝离子存储中的应用，属于电化学储能领域。具体而言，该自适应的电极材料孔结构重塑方法是在电场力驱动下向电极材料的特征孔内逐渐嵌入起支柱作用的离子，从而使电极材料在不断适应离子存储要求的同时完成自身孔结构的重塑。孔结构重塑后的电极材料既能有效容纳大尺寸的溶剂化Al3+，同时又能对溶剂化Al3+离子进行最为致密的存储，从而使电极材料表现出超高的体积比容量。同时，该自适应的电极材料孔结构重塑方法具有很好的普适性，可实现石墨烯、MXenes等典型纳米材料各种形态宏观组装体材料的孔结构重塑，对高性能铝离子电容器的开发具有重要的科学价值和现实意义。

专利名称：	MXenes拓扑结构的调控方法、MXenes凝胶膜电极和储能器件
专利号/申请号：	202210067100.0
本发明公开了一种二维过渡金属碳氮化物（MXenes）拓扑结构的调控方法及其在高性能铝离子超级电容器/电池中的应用，属于二维纳米材料和电化学储能器件的交叉领域。本发明以MXenes纳米片为前驱体，通过强碱刻蚀打破其对称性和自范性，从而诱导其从平面型拓扑结构转变为褶皱型拓扑结构，进一步对其进行真空抽滤组装便可得到具有开放孔结构的MXenes凝胶膜电极。采用所述方法制备的MXenes凝胶膜电极，其层间结构既能有效容纳溶剂化铝离子，同时又能保证对溶剂化铝离子进行最为致密的存储。将此MXenes凝胶膜电极用作摇椅式铝离子电容器负极材料时，表现出了超高的体积比容量和优异的倍率性能，实现了三价铝离子基电化学储能器件综合性能的协同提升。

专利名称：	一种双层聚电解质膜
专利号/申请号：	ZL 202110386515.X
本发明公开了一种仿生异质结构的双层聚电解质膜制备方法、异质聚电解质膜、发电机及错位有序堆叠的规模化集成技术。由于不对称的带电脂质分布，脂质双层膜可以表现出跨膜电位。受到不对称脂质双层膜的结构的启发，该仿生双层聚电解质膜是由一层是由一层聚阳离子和一层聚阴离子形成。双层聚电解质膜上下两层呈现相反带电的可迁移离子，从而在离子浓度差的驱动下会促使相反带电的可迁移离子定向扩散，从而产生电能。一对导电碳胶带电极和双层聚电解质膜通过类似三明治结构组装得到单个发电机。由于单个发电机优异的机械柔性和可裁切的特性，借助高精度的激光加工手段，发电机单元可以通过错位有序堆叠实现大规模集成。集成器件的电压输出随着串联单元的数量线性增加，实现了上千伏的产电输出。集成的发电机可以进一步通过折纸技术进行变形，实现小型化和选择性供电功能。

专利名称：	石墨烯基有序高密度多孔碳及其制备方法和应用
专利号/申请号：	ZL 201910351686.1
本发明公开了一种石墨烯基有序高密度多孔碳的制备方法，并证明了其良好电化学储能应用潜力。本发明所采用的“先取向、再还原、最后致密化”的方法能有效平衡石墨烯基多孔碳的孔隙率和堆积密度，同时能在高度致密化的石墨烯基多孔碳内部引入垂直取向的有序孔道结构，从而在保证材料高堆积密度的前提下大大减小材料内部的孔隙曲折度，缩短离子在电极材料内部的传输距离。该方法可适应多种材料的制备环境，制备条件可在大范围内进行调控，非常适合工业化放大和大规模制备；所得的石墨烯基有序高密度多孔碳兼具高密度和高孔隙率的特性，可广泛适用于多种电化学储能器件中。用作电极材料时，石墨烯基有序高密度多孔碳能表现出超高的体积比容量和优异的倍率性能，可实现电化学储能器件能量密度和功率密度的协同提升。

水汽产电/先进功能材料

专利名称：	聚合物发电膜及其制备方法、发电装置
专利号/申请号：	202210893313.9
本发明属于功能材料技术领域，具体而言，涉及一种双驱聚电解质自发电复合膜及其制备方法。双驱聚电解质自发电复合膜由两种聚合物材料和氧化还原电对材料组成，聚合物中带电的水合氢离子在离子浓度差的驱动下会定向扩散而产生电能，同时，温度差可以提供另一种驱动力，实现离子的双驱传输，电对材料则发生可逆的氧化还原反应，进一步提升产电性能。将一对电极和双驱聚电解质自发电复合膜通过叠层组装得到发电机。由于单个发电机优异的机械柔性和可裁切的特性，发电机单元可以集成实现便携可穿戴发电体系。在自然环境中，蒸汽和热量双驱的纳米发电机可以适用于多种室内外真实场景，实现为小型商业用电器供电功能。

专利名称：	一种多响应聚电解质自发电复合膜及其制备方法
专利号/申请号：	202210025629.6
本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种多响应聚电解质自发电复合膜，及其制备方法和光、湿气纳米发电机。聚电解质自发电复合膜包括聚合物材料和吸光材料，吸光材料均匀分布在聚合物基质中。聚合物中带电的水合氢离子在离子浓度差的驱动下会定向扩散而产生电能，同时，吸光材料产生丰富的光生载流子，进一步提升产电性能。一对金电极和多响应聚电解质自发电复合膜通过叠层结构组装得到单个发电机。由于单个发电机优异的机械柔性和可裁切的特性，发电机单元可以集成实现便携可穿戴发电体系。在自然环境中，集成光、湿气纳米发电机可以适用多种室内外真实场景，实现为小型商业用电器供电功能。

专利名称：	湿气发电方法及装置
专利号/申请号：	ZL 201910051173.9
本发明公开了一种湿气发电方法及装置，其中，该方法包括以下步骤：将高分子溶液倒入培养皿后置于烘箱中制备高分子发电膜；将高分子发电膜设置于湿气绝缘的金属电极上，并在高分子发电膜上方设置多孔顶电极，以保护高分子发电膜的薄膜形态并传输湿气；通过对金属电极的外在单方向施加湿气刺激，以诱发高分子发电膜内部正负离子对的分离，释放出自由移动的载流子；通过载流子从高浓度向低浓度区域扩散以产生电势差和电流，进而对外输出电能。该方法采用简单易得、可弯折、拉伸甚至自修复的高分子材料，同时采用定向湿气刺激可以实现湿气控制，不需要借助造价高昂的激光，测试手段简单、测试过程无需借助其他昂贵的外在设备，具有大规模集成的优势。

专利名称：	连续相非对称的多孔氧化石墨烯膜及其制备方法和应用
专利号/申请号：	ZL 201810996308.4
本发明提出了连续相非对称的多孔氧化石墨烯膜及其制备方法、纳米发电机。该连续相非对称的多孔氧化石墨烯膜包括：包括层叠设置的第一亚层和第二亚层，其中，第二亚层由氧化石墨烯形成，且第一亚层由还原的氧化石墨烯形成。本发明所提出的多孔氧化石墨烯膜，由连续相、一体化的第一亚层和第二亚层形成，由还原的氧化石墨烯形成的第一亚层和由未还原的氧化石墨烯形成的第二亚层，沿着薄膜厚度方向呈现含氧官能团的分布差异，这种化学结构的异质分布能促使水合氢质子的定向迁移，从而产生电能，可输出媲美纽扣电池的电压，并且该多孔氧化石墨烯膜的机械强度高、发电能力强且具有良好的稳定性。

专利名称：	异质结构多孔氧化石墨烯膜制备方法、石墨烯膜及发电机
专利号/申请号：	ZL 201810715882.8
本发明公开了一种异质结构多孔氧化石墨烯膜制备方法、石墨烯膜及发电机，其中，方法包括以下步骤：对氧化石墨烯溶液冷冻干燥制备，以得到氧化石墨烯气凝胶；将氧化石墨烯气凝胶从底部加热还原，以得到底部部分还原的氧化石墨烯气凝胶；对底部部分还原的氧化石墨烯气凝胶垂直方向施加压力，以得到异质结构多孔氧化石墨烯膜。该方法通过对氧化石墨烯溶液冷冻干燥、底部加热还原、垂直施加压力得到异质结构多孔氧化石墨烯膜，制备所需的原材料合成技术成熟，来源广泛，廉价易得，可以大批量生产，从而有效提高制备的实用性、经济性和效率，简单易实现。

高效光热及净水/先进功能材料

专利名称：	一种太阳能水蒸发材料
专利号/申请号：	ZL 202110365542.9
利用太阳能海水淡化的历史较为悠久，近年来，通过将热量限制在光热界面，对超薄层水体进行加热蒸发成为主流方式，实现了较高的能量利用效率。然而，在这一设计中，入射光线与产生水汽发生不可避免的交错，造成了对入射光线的影响。同时，设备必须保证透光性，大幅度限制了可用材料的选择。这导致了对光线利用效率的低下，同时带来了冷凝收集水蒸气的不便，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有光热-水蒸发界面分离的光热水蒸发材料。

专利名称：	一种工质循环驱动的多孔材料热蒸馏净水系统
专利号/申请号：	202011154089.9
本发明公开了一种工质循环驱动的多孔材料热蒸馏净水系统，通过加热蒸发废水获得浓缩液，以及对水蒸气进行冷凝获得清洁水。所述系统主要包括卡诺循环装置，多孔材料，和密闭腔体。所述卡诺循环装置由压缩机、冷凝放热片、膨胀阀以及蒸发制冷片组成。多孔材料、冷凝放热片，与蒸发制冷片放置在密闭腔体中，其中多孔材料与冷凝放热片贴合。该系统可以同步实现对于废水的热蒸馏浓缩以及清洁水制取，系统工作时，待处理的废水导向多孔材料，由多孔材料吸附废水并进行蒸发，同时由卡诺循环装置的冷凝放热端加热吸水后的多孔材料以增强蒸发效果，而卡诺循环装置的蒸发制冷片作为低温冷凝端增强对水蒸气的冷凝回流效果。所述净水对于紧凑高效的清洁水制取应用具有重要意义，同时易于并联工作，应用于大规模工厂化的清洁水处理。

专利名称：	光热转换材料以及制备光热转换材料的方法
专利号/申请号：	PCT/CN2019/122615

专利名称：	垂直取向石墨烯/纳米纤维复合膜材料及其制备方法和应用
专利号/申请号：	ZL 201911093622.2
本发明提供了垂直取向石墨烯/纳米纤维复合膜材料及其制备方法和应用。所述垂直取向石墨烯/纳米纤维复合膜材料包括：石墨烯，石墨烯具有垂直取向且阵列排布的通道；纳米纤维，纳米纤维穿梭于石墨烯和通道中。由此，该复合膜材料作为蒸馏介质时，可以有效的提高蒸馏效率，降低蒸馏能耗，缩短蒸馏时长。

专利名称：	柔性光热转换材料及其制备方法、在海水淡化中的用途
专利号/申请号：	ZL 201910693468.6
本发明提出了一种制备柔性光热转换材料的方法，该方法包括：将氧化石墨烯、粘结剂和溶剂混合，以便形成混合液；将柔性基体放入所述混合液中进行浸泡，以便形成负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体；对所述负载有所述氧化石墨烯的所述柔性基体进行还原处理，以便形成负载有石墨烯的所述柔性基体，以便形成所述柔性光热转换材料。由此，该方法操作简便，有利于大规模生产；并且通过该方法制备的柔性光热转换材料光热转换效率较高，循环使用性能良好，且可以任意折叠，应用范围较广。

专利名称：	光热转换材料以及制备方法
专利号/申请号：	ZL 201910489808.3
本发明提出了一种获得高吸水性高分子聚合物负载在三维石墨烯气凝胶上的方法，通过简单的溶液冷冻干燥法可以大规模生产。三维的石墨烯材料不但具备完整的高机械性能骨架结构，也具有高比表面积，与高分子的兼容性也较好。同时，在全光谱范围内有良好的吸收，吸光度可以达到95％以上，可以充分利用太阳能，同时，三维石墨烯气凝胶骨架可为吸水性高分子提供多孔结构，加快了水蒸汽的吸收速率和吸收容量。该光热转换材料具有可用湿度范围较宽、水汽可自主脱附、水汽吸附量大等优点。

专利名称：	基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置
专利号/申请号：	201810399535.9
本发明公开了一种基于光热转换材料进行太阳能生产清洁水的生态房装置，包括：生态房房体，所述生态房房体具有生态房房顶和生态房墙体；污水储水塔，用于存储生活中产生的废水；光热转换材料槽，所述光热转换材料槽通过导管与所述污水储水塔相连，且平铺有光热转换材料，并固定于所述生态房房顶中，以利用所述生态房房顶的有效阳光面积对所述废水进行水净化处理得到清洁水，实现家庭生活废水的循环利用。该装置可以进行生活废水的净化，实现生活废水的循环利用，具有结构简单、造价低廉、净化效果好的优点。

专利名称：	基于功能材料的蒸发式太阳能热水器
专利号/申请号：	ZL 201810401138.0
本发明公开了一种基于功能材料的蒸发式太阳能热水器，包括：整体支架，整体支架的顶部倾斜预设角度，以形成倾斜空腔；玻璃盖板，玻璃盖板设置于整体支架的顶部的倾斜表面；功能材料，功能材料设置于倾斜空腔内，以吸收回流的冷水并在太阳照射下蒸发出温度更高的水蒸气；储水池，用于采集冷凝后的热水，且储水池的中部设置有第一开孔，以作为水箱接口，储水池的底部设置有高度不同的第二开孔和第三开孔，以得到进水口和排污口，以及储水池通过循环管路与倾斜空腔连通。该热水器扩展太阳能热水的应用场景，提高热水的比效率，有效减少金属和真空玻璃材料的使用，简单易实现。

专利名称：	光热转换材料及其用途、水处理设备、太阳能热水器以及生态房系统
专利号/申请号：	ZL 201810184780.8
本发明提供了光热转换材料及其用途、水处理设备、太阳能热水器以及生态房系统。其中，光热转换材料包括：基体；多个柱状结构，所述多个柱状结构间隔设置在所述基体的一侧，其中，形成所述基体与所述多个柱状结构的材料包括石墨烯泡沫。发明人发现，该光热转换材料具有三维结构，比表面积较大，光吸收性能较佳，热导率较低，太阳能光热转换性能较佳，光热转换效率较高，其可以吸收太阳能进而将水汽化，并且水蒸汽的扩散空间较大。

专利名称：	一种石墨烯复合结构材料的制备方法
专利号/申请号：	ZL 201810076004.6
本发明涉及一种石墨烯复合结构材料的制备方法，属于功能材料制备技术领域。本方法结合气相沉积技术、冷冻干燥技术、激光加工技术等，实现石墨烯块体材料内部复合结构的构建，使一种石墨烯组装体复合有两种结构，制备得到的复合结构材料具有双层结构，上层为多孔凝胶结构，具有很好的光热转换能力；下层为膜结构，具有很好的电热转换能力，实现了一个石墨烯材料内部两种结构以及性质的复合。本发明制备方法简单易行，合成技术成熟，可大批量生产。本发明方法制备的石墨烯复合结构材料上层多孔凝胶结构能够将太阳光照转化为自身的热能，下层结构能够将电能转化为热能，在光-热、电-热协同作用下，非常有利于其在太阳能清洁水、防结冰设备等领域的应用。

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