KR102496270B1 - Self charging energy harvester and self charging method of using same - Google Patents
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Abstract
자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법을 개시한다. 상기 자가충전 에너지 하베스터는 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질을 포함하는 제1 전극; 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질을 포함하는 제2 전극; 및 전해질;을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질은 상기 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질과 서로 다른 자가전위(self-potential)를 가질 수 있다. 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터는 외부 에너지원이 필요 없기에 언제 어디서든 사용가능한 효과가 있다. 또한 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터는 웨어러블 산업에 활용 가능한 효과가 있다. A self-charging energy harvester and a self-charging method using the same are disclosed. The self-charging energy harvester may include a first electrode including a first conductive material or a first non-conductive material; a second electrode comprising a second conductive material or a second non-conductive material; and an electrolyte, wherein the first conductive material or the second non-conductive material may have a self-potential different from that of the second conductive material or the second non-conductive material. Since the self-charging energy harvester of the present invention does not require an external energy source, it can be used anytime, anywhere. In addition, the self-charging energy harvester of the present invention has an effect that can be used in the wearable industry.
Description
본 발명은 자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자가충전하여 에너지를 생성할 수 있는 자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법에 관한 것이다.The present invention relates to a self-charging energy harvester and a self-charging method using the same, and more particularly, to a self-charging energy harvester capable of generating energy by self-charging and a self-charging method using the same.
최근 화석 에너지의 고갈, 환경오염, 늘어나는 에너지 수요량 등의 문제가 대두됨에 따라 기존 에너지 발전 시스템에서 벗어난 대체 에너지 개발이 요구되고 있다.Recently, as problems such as depletion of fossil energy, environmental pollution, and increasing energy demand have emerged, the development of alternative energy that is out of the existing energy generation system is required.
이에 따라, 대체 에너지 개발 기술로서 우리 주변에 존재하는 버려지는 에너지를 유용한 전기 에너지로 변환하는 에너지 수확(energy harvesting)에 대한 관심이 높아지고 있으며, 그 중에서도 접촉을 통하여 정전기를 유도하는 원리로 동력학적 에너지를 전기 에너지로 전환하는 소자에 대한 연구가 다각도로 이루어지고 있다.Accordingly, as an alternative energy development technology, interest in energy harvesting, which converts wasted energy that exists around us into useful electrical energy, is increasing. Among them, as a principle of inducing static electricity through contact, kinetic energy Research on a device that converts into electrical energy is being conducted from various angles.
전자기유도 현상이 발견된 이후, 마찰에 의해 형성되는 정전기를 이용하여 전기를 생산하는 기술에 적용하고자 하는 노력이 이어지고 있으며, 그 결과 2012년 미국 조지아 공대 연구팀은 최초로 마찰 발전기를 개발하였다. 그러나, 상기 마찰 발전기는 출력 전류 및 송출 파워가 낮아 실질적으로 상용화가 어려운 문제가 있었다.Since the discovery of the electromagnetic induction phenomenon, efforts have been made to apply it to a technology that produces electricity using static electricity formed by friction. However, the friction generator has a problem in that it is practically difficult to commercialize due to low output current and output power.
이에, 최근 마찰전기 발전기의 마찰면에 3차원 마이크로-나노 패터닝, 나노와이어 구조체 형성, 나노 입자 형성 등을 도입하여 마찰전기 발전기의 단락전류 밀도 및 전력효율을 향상시킨 기술이 발표되었다. Accordingly, a technology for improving the short-circuit current density and power efficiency of a triboelectric generator by introducing three-dimensional micro-nano patterning, nanowire structure formation, and nanoparticle formation on the friction surface of the triboelectric generator has recently been announced.
그러나, 상기 기술은 전기 에너지를 얻기 위해서 다른 종류의 에너지 예를 들어 기계적 변형 등이 필요한 문제점이 있었다. However, the above technology has a problem in that other types of energy, such as mechanical deformation, are required to obtain electrical energy.
본 발명의 목적은 외부 에너지원이 필요 없이 스스로 전기 에너지를 생성하여 언제 어디서든 사용 가능한 자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a self-charging energy harvester that generates electric energy by itself without the need for an external energy source and can be used anytime, anywhere, and a self-charging method using the same.
또한 본 발명이 다른 목적은 자가 전위차가 소멸된 후 스스로 재생성되는 자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a self-charging energy harvester that regenerates itself after the self-potential difference disappears and a self-charging method using the same.
또한 본 발명의 다른 목적은 웨어러블 산업에 활용 가능한 자가충전 에너지 하베스터 및 그를 이용한 자가충전방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a self-charging energy harvester that can be used in the wearable industry and a self-charging method using the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질을 포함하는 제1 전극; 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질을 포함하는 제2 전극; 및 전해질;을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질은 상기 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질과 서로 다른 자가전위(self-potential)를 갖는 것인 자가충전 에너지 하베스터 가 제공된다.According to one aspect of the present invention, the first electrode including a first conductive material or a first non-conductive material; a second electrode comprising a second conductive material or a second non-conductive material; and an electrolyte, wherein the first conductive material or the first non-conductive material has a self-potential different from that of the second conductive material or the second non-conductive material. do.
또한 상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 상기 전해질 내에서 상기 제1 전극 및 제2 전극의 표면에 전기화학 이중층(electrochemical double layer)을 형성할 수 있다.In addition, the first electrode and the second electrode may form an electrochemical double layer on surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively, in the electrolyte.
또한 상기 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질이 상기 제2 전도성 물질 또는 상기 제2 비전도성 물질과 서로 다른 종류의 물질일 수 있다.Also, the first conductive material or the first non-conductive material may be a different type of material from the second conductive material or the second non-conductive material.
또한 상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질과 상기 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질 사이에 자가 전위차(self-potential difference)가 생성될 수 있다.Also, in the self-charging energy harvester, a self-potential difference may be generated between the first conductive material or the first non-conductive material and the second conductive material or the second non-conductive material.
또한 상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 자가 전위차를 이용하여 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the self-charging energy harvester may further include an energy storage unit that stores electrical energy using the self-potential difference.
또한 상기 자가충전 에너지 하베스터는 산화 환원 반응(redox reaction)이 일어나지 않는 것일 수 있다.In addition, the self-charging energy harvester may not undergo a redox reaction.
또한 상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결(short)하거나 절연(open)하는 스위치를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the self-charging energy harvester may further include a switch electrically connecting (shorting) or insulating (opening) the first electrode and the second electrode.
또한 상기 전해질이 액체 전해질 또는 고체 전해질일 수 있다.Also, the electrolyte may be a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
또한 상기 전해질이 액체 전해질이고, 상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 상기 액체 전해질에 침지될 수 있다.In addition, the electrolyte may be a liquid electrolyte, and each of the first electrode and the second electrode may be immersed in the liquid electrolyte.
또한 상기 전해질이 고체 전해질이고, 상기 제1 전극 및 제2 전극의 표면 상에 각각 상기 고체 전해질이 위치할 수 있다.In addition, the electrolyte may be a solid electrolyte, and the solid electrolyte may be located on surfaces of the first electrode and the second electrode, respectively.
또한 상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 분리막을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the self-charging energy harvester may further include a separator between the first electrode and the second electrode.
또한 상기 제1 전도성 물질 및 상기 제2 전도성 물질이 각각 금속, 금속산화물, 탄소계 물질, 전도성 무기물, 전도성 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질의 자가전위 값은 제2 전도성 물질의 자가전위 값과 서로 다를 수 있다.In addition, each of the first conductive material and the second conductive material includes at least one selected from the group consisting of a metal, a metal oxide, a carbon-based material, a conductive inorganic material, a conductive polymer, and combinations thereof, and The self-potential value may be different from that of the second conductive material.
또한 상기 제1 전도성 물질이 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질이 제2 금속을 포함하고, 상기 제1 금속과 상기 제2 금속이 서로 다른 종류의 금속일 수 있다.Also, the first conductive material may include a first metal, the second conductive material may include a second metal, and the first metal and the second metal may be metals of different types.
또한 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 각각 독립적으로 금, 은, 백금, 팔라듐, 니켈, 인듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 티탄, 망간, 크롬, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the first metal and the second metal are each independently gold, silver, platinum, palladium, nickel, indium, rhodium, ruthenium, osmium, cobalt, molybdenum, vanadium, tungsten, titanium, manganese, chromium, and alloys thereof It may include one or more selected from the group consisting of.
또한 상기 제1 전도성 물질이 제1 카본나노튜브 얀을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질이 제2 카본나노튜브 얀을 포함하고, 상기 제1 카본나노튜브 얀 및 상기 제2 카본나노튜브 얀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 내부에 그래핀, 그래핀옥사이드, 플러렌, 그래파이트, 활성탄 (Activated carbon), 은, 백금, 금, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the first conductive material includes a first carbon nanotube yarn, the second conductive material includes a second carbon nanotube yarn, and is composed of the first carbon nanotube yarn and the second carbon nanotube yarn. At least one selected from the group consisting of graphene, graphene oxide, fullerene, graphite, activated carbon, silver, platinum, gold, and combinations thereof may be further included inside at least one selected from the group. .
또한 상기 제1 전도성 물질이 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질이 전도성 고분자를 포함할 수 있다.Also, the first conductive material may include a first metal, and the second conductive material may include a conductive polymer.
또한 상기 전도성 고분자가 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, PSS), 폴리디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드(poly(diallyldimethylammonium choloride, PDDA), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리파라페닐렌, 폴리(3,4-에틸렌이옥시티오펜), 폴리페닐렌설파이드, 폴리파라-페닐렌비닐렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있다.In addition, the conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PSS), poly(diallyldimethylammonium choloride, PDDA), polyaniline (polyaniline), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyparaphenylene, poly(3,4-ethylenedioxythiophene), polyphenylene sulfide, polypara-phenylenevinylene and combinations thereof It may contain one selected species.
또한 상기 전해질이 염화수소(HCl), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트(Tetrabutylammonium hexafluorophosphate, TBAPF6) 및 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte is at least one selected from the group consisting of hydrogen chloride (HCl), sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), tetrabutylammonium hexafluorophosphate (Tetrabutylammonium hexafluorophosphate, TBAPF6) and propylene carbonate (PC) can include
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 복수개의 상기 자가충전 에너지 하베스터가 직렬 또는 병렬로 연결된 자가충전 에너지 하베스터 시스템이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a self-charging energy harvester system is provided in which a plurality of the self-charging energy harvesters are connected in series or parallel.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 자가충전 에너지 하베스터를 사용하여 전기에너지를 충전하는 방법이고, (a) 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 절연(open)하여 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 자가 전위차를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 연결(short)하고 상기 자가 전위차를 이용하여 에너지 저장부에 전기에너지를 저장하고 상기 자가 전위차가 소멸되는 단계;를 포함하는 에너지 하베스터를 이용한 자가충전방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for charging electric energy using the self-charging energy harvester, and (a) electrically insulating (opening) the first electrode and the second electrode to open the first electrode and the second electrode. generating a self potential difference between the electrodes; and (b) electrically connecting (shorting) the first electrode and the second electrode, storing electrical energy in an energy storage unit using the self potential difference, and dissipating the self potential difference. A self-charging method is provided.
또한 상기 자가충전방법이 (c) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 다시 절연(open)하여 상기 자가 전위차를 다시 생성시키는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the self-charging method may further include (c) electrically re-insulating (opening) the first electrode and the second electrode to generate the self-potential difference again.
본 발명의 자가충전 에너지 하베스터는 외부 에너지원이 필요 없이 스스로 전기 에너지를 생성하여 언제 어디서든 사용 가능한 효과가 있다.The self-charging energy harvester of the present invention generates electric energy by itself without the need for an external energy source, so that it can be used anytime, anywhere.
또한 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터는 자가 전위차가 소멸된 후 스스로 재생성되는 효과가 있다.In addition, the self-charging energy harvester of the present invention has the effect of regenerating itself after the self-potential difference disappears.
또한 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터는 웨어러블 산업에 활용 가능한 효과가 있다.In addition, the self-charging energy harvester of the present invention has an effect that can be used in the wearable industry.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 2개의 전극을 액체 전해질에 침지시키고, 오픈(open) 조건(3, 4) 및 쇼트(short) 조건(1, 2)에서의 Potential(V vs. Ag/AgCl) 및 Charge(Q)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 Carbon nanotube yarn을 제조하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 2에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 2 및 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 2 및 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터 2개를 직렬연결 했을 때, 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 5에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터 시스템을 사용한 슈퍼 커패시터 충전 실험 결과이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a self-charging energy harvester according to one embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing the structure of a self-charging energy harvester according to another embodiment of the present invention.
3 shows two electrodes immersed in a liquid electrolyte, potential (V vs. Ag/AgCl) and charge (Q) in open conditions (3, 4) and short conditions (1, 2). is a graph showing
4 is a schematic diagram showing the structure of a self-charging energy harvester manufactured according to Example 1.
5 is a schematic diagram showing a process for manufacturing carbon nanotube yarn.
6 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvester manufactured according to Example 1.
7 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvester manufactured according to Example 2.
8 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvesters manufactured according to Examples 2 and 4.
9 is a graph showing a potential difference over time when two self-charging energy harvesters manufactured according to Examples 2 and 4 are connected in series.
10 is a supercapacitor charging test result using a self-charging energy harvester system manufactured according to Example 5.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Also, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
또한, 어떤 구성요소가 “다른 구성요소 상에,” "다른 구성요소 상에 형성되어," "다른 구성요소 상에 위치하여," 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어, 위치하여 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is referred to as “on another component,” “formed on another component,” “located on another component,” or “stacked on another component,” that It should be understood that although it may be directly attached to, positioned on, or stacked on the front surface or one surface of another component, other components may further exist in the middle.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 구조를 나타낸 개략도이다. 이하, 도 1 및 2를 참조하여 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터에 대해 설명하도록 한다.1 and 2 are schematic diagrams showing the structure of a self-charging energy harvester according to an embodiment of the present invention, respectively. Hereinafter, the self-charging energy harvester of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
본 발명은 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질을 포함하는 제1 전극(100); 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질을 포함하는 제2 전극(200); 및 전해질(300);을 포함하고, 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질은 상기 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질과 서로 다른 자가전위(self-potential)를 갖는 것인 자가충전 에너지 하베스터(10)를 제공한다.The present invention includes a
상기 상기 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 각각 상기 전해질(300) 내에서 상기 제1 전극 및 제2 전극의 표면에 각각 전기화학 이중층(electrochemical double layer)을 형성할 수 있다.The
상기 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질이 상기 제2 전도성 물질 또는 상기 제2 비전도성 물질과 서로 다른 종류의 물질일 수 있다.The first conductive material or the first non-conductive material may be a different type of material from the second conductive material or the second non-conductive material.
상기 제1 전도성 물질 또는 제1 비전도성 물질과 상기 제2 전도성 물질 또는 제2 비전도성 물질 사이에 자가 전위차(self-potential difference)가 생성될 수 있다.A self-potential difference may be generated between the first conductive material or the first non-conductive material and the second conductive material or the second non-conductive material.
상기 자가충전 에너지 하베스터(10)는 상기 자가 전위차를 이용하여 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부(400)를 추가로 포함할 수 있다.The self-charging
상기 자가충전 에너지 하베스터(10)는 산화 환원 반응(redox reaction)이 일어나지 않는 것일 수 있다.The self-charging
상기 자가충전 에너지 하베스터(10)는 상기 제1 전극(100)과 상기 제2 전극(200)을 전기적으로 연결(short)하거나 절연(open)하는 스위치(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.The self-charging
상기 전해질(300)은 액체 전해질(310) 또는 고체 전해질(320)일 수 있다.The
도 1을 참조하면, 상기 전해질(300)은 액체 전해질(310)이고, 상기 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)이 각각 상기 액체 전해질(310)에 침지될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
도 3은 2개의 전극을 액체 전해질에 침지시키고, 오픈(open) 및 쇼트(short) 조건에서의 Potential(V vs. Ag/AgCl) 및 Charge(Q)를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 주황색으로 표시된 전극과 파란색으로 표시된 전극을 전해질에 넣으면 각각 고유의 electrochemical double layer에 의해서 자기 고유의 전위와 전하를 가지게 된다. 쇼트를 내면(1,2) 전위차에 전하가 흐르며 두 물질은 평형을 이루게 된다. 오픈을 하게 되면(3,4) 각각 고유의 electrochemical double layer를 형성하려는 힘에 의해서 자기 고유의 전위와 전하를 가지기 위해 이동하게 된다.3 is a graph showing Potential (V vs. Ag/AgCl) and Charge (Q) in open and short conditions after two electrodes are immersed in a liquid electrolyte. Referring to FIG. 3, when an electrode marked in orange and an electrode marked in blue are placed in an electrolyte, each has its own potential and electric charge due to its own electrochemical double layer. When a short is made (1, 2), electric charge flows through the potential difference and the two materials are in equilibrium. When it is opened (3, 4), it moves to have its own potential and charge by the force to form its own electrochemical double layer.
도 2를 참조하면, 상기 전해질(300)은 고체 전해질(320)이고, 상기 제1 전극(100) 및 제2 전극(200)의 표면 상에 각각 상기 고체 전해질(320)이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
상기 자가충전 에너지 하베스터(10)는 상기 제1 전극(100)과 상기 제2 전극(200) 사이에 분리막(500)을 추가로 포함할 수 있다.The self-charging
상기 제1 전도성 물질 및 상기 제2 전도성 물질은 각각 금속, 금속산화물, 탄소계 물질, 전도성 무기물, 전도성 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제1 전도성 물질의 자가전위 값은 제2 전도성 물질의 자가전위 값과 서로 다를 수 있다.Each of the first conductive material and the second conductive material includes at least one selected from the group consisting of a metal, a metal oxide, a carbon-based material, a conductive inorganic material, a conductive polymer, and combinations thereof, and the self of the first conductive material The potential value may be different from the self-potential value of the second conductive material.
상기 금속산화물은 리튬 코발트 산화물(LCO, Lithium Cobalt Oxide), 리튬 망간 산화물(LMO, Lithium Manganese Oxide), 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC, Lithium Nickel Manganese Cobalt oxide), 산화주석(SnO2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The metal oxide is a group consisting of lithium cobalt oxide (LCO), lithium manganese oxide (LMO), lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC), and tin oxide (SnO 2 ). It may include one or more selected from.
상기 탄소계 물질은 카본나노튜브, 그라파이트 및 그래핀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The carbon-based material may include at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, graphite, and graphene.
상기 제1 비전도성 물질 및 제2 비전도성 물질이 실리콘, 그래핀 옥사이드, 이황화 몰리브덴, 바나듐 옥사이드, 질화 붕소 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The first non-conductive material and the second non-conductive material may include at least one selected from the group consisting of silicon, graphene oxide, molybdenum disulfide, vanadium oxide, and boron nitride.
상기 제1 비전도성 물질 및 제2 비전도성 물질은 에너지가 이동할 수 있는 집전체(current collector)와 함께 사용한다면, 상기 제1 전극 및 제2 전극으로 사용할 수 있다.The first non-conductive material and the second non-conductive material may be used as the first electrode and the second electrode if used together with a current collector through which energy can move.
상기 제1 전도성 물질은 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질은 제2 금속을 포함하고, 상기 제1 금속과 상기 제2 금속이 서로 다른 종류의 금속일 수 있다.The first conductive material may include a first metal, the second conductive material may include a second metal, and the first metal and the second metal may be metals of different types.
상기 제1 금속 및 상기 제2 금속이 각각 독립적으로 금, 은, 백금, 팔라듐, 니켈, 인듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 티탄, 망간, 크롬, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 각각 상기 전해질에 대하여 산화 환원이 일어나지 않는 금속을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 제1 금속 및 상기 제2 금속은 각각 백금 및 금을 포함할 수 있다. The first metal and the second metal are each independently gold, silver, platinum, palladium, nickel, indium, rhodium, ruthenium, osmium, cobalt, molybdenum, vanadium, tungsten, titanium, manganese, chromium, and alloys thereof. It may include one or more selected from the group consisting of, preferably, the first metal and the second metal may each include a metal that does not undergo oxidation-reduction with respect to the electrolyte, more preferably the first metal The metal and the second metal may include platinum and gold, respectively.
상기 제1 전도성 물질이 제1 카본나노튜브 얀을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질이 제2 카본나노튜브 얀을 포함하고, 상기 제1 카본나노튜브 얀 및 상기 제2 카본나노튜브 얀으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 내부에 그래핀, 그래핀옥사이드, 플러렌, 그래파이트, 활성탄 (Activated carbon), 은, 백금, 금, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.a group in which the first conductive material includes a first carbon nanotube yarn, the second conductive material includes a second carbon nanotube yarn, and the first carbon nanotube yarn and the second carbon nanotube yarn At least one selected from the group consisting of graphene, graphene oxide, fullerene, graphite, activated carbon, silver, platinum, gold, and combinations thereof may be further included inside at least one selected from.
상기 제1 전도성 물질은 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 전도성 물질은 전도성 고분자를 포함할 수 있다.The first conductive material may include a first metal, and the second conductive material may include a conductive polymer.
상기 전도성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 술포네이트(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate, PSS), 폴리디알릴 디메틸 암모늄 클로라이드(poly(diallyldimethylammonium choloride, PDDA), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리파라페닐렌, 폴리(3,4-에틸렌이옥시티오펜), 폴리페닐렌설파이드, 폴리파라-페닐렌비닐렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 포함할 수 있다.The conductive polymer is poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PSS), poly(diallyldimethylammonium choloride, PDDA), polyaniline ( polyaniline), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyparaphenylene, poly(3,4-ethylenedioxythiophene), polyphenylene sulfide, polypara-phenylenevinylene, and combinations thereof. Can contain 1 species.
상기 전해질은 염화수소(HCl), 염화나트륨(NaCl), 염화칼륨(KCl), 테트라부틸암모늄 헥사플루오로포스페이트(Tetrabutylammonium hexafluorophosphate, TBAPF6) 및 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The electrolyte includes at least one selected from the group consisting of hydrogen chloride (HCl), sodium chloride (NaCl), potassium chloride (KCl), tetrabutylammonium hexafluorophosphate (TBAPF6), and propylene carbonate (PC) can do.
또한 본 발명은 복수개의 상기 자가충전 에너지 하베스터가 직렬 또는 병렬로 연결된 자가충전 에너지 하베스터 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a self-charging energy harvester system in which a plurality of the self-charging energy harvesters are connected in series or parallel.
이하, 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터를 이용한 자가충전방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a self-charging method using the self-charging energy harvester of the present invention will be described.
본 발명의 자가충전방법은 상기 자가충전 에너지 하베스터를 사용하여 전기에너지를 충전하는 방법이고, (a) 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 절연(open)하여 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 자가 전위차를 생성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 연결(short)하고 상기 자가 전위차를 이용하여 에너지 저장부에 전기에너지를 저장하고 상기 자가 전위차가 소멸되는 단계;를 포함할 수 있다.The self-charging method of the present invention is a method of charging electric energy using the self-charging energy harvester, and (a) electrically insulates (opens) a first electrode and a second electrode so that the first electrode and the second electrode are separated. generating a self potential difference in; and (b) electrically connecting (shorting) the first electrode and the second electrode, storing electrical energy in an energy storage unit using the self potential difference, and dissipating the self potential difference.
또한 상기 자가충전방법은 (c) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 다시 절연(open)하여 상기 자가 전위차를 다시 생성시키는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the self-charging method may further include (c) electrically re-insulating (opening) the first electrode and the second electrode to generate the self-potential difference again.
[실시예][Example]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, this is for illustrative purposes and the scope of the present invention is not limited thereby.
실시예 1: 상대전극으로 Pt mesh, 작업전극으로 gold mesh를 포함하는 자가충전 에너지 하베스터의 제조Example 1: Manufacturing of a self-charging energy harvester containing a Pt mesh as a counter electrode and a gold mesh as a working electrode
상대전극counter electrode
형성된 구멍(mesh)의 크기가 가로 1mm, 세로 1mm인 백금 메쉬(Pt mesh)를 상대전극으로 사용하였다. A platinum mesh having a size of 1 mm in width and 1 mm in length was used as a counter electrode.
작업전극working electrode
형성된 구멍(mesh)의 크기가 가로 1mm, 세로 1mm인 금 메쉬(gold mesh)를 작업전극으로 사용하였다. A gold mesh having a mesh size of 1 mm in width and 1 mm in length was used as a working electrode.
자가충전 에너지 하베스터self-recharging energy harvester
도 4를 참조하면, 상기 상대전극 및 작업전극을 0.1M HCl에 침지시키고, open-short 스위치를 통해 상기 상대전극과 작업전극을 서로 연결하여 자가충전 에너지 하베스터를 제조하였다.Referring to FIG. 4, the counter electrode and the working electrode were immersed in 0.1M HCl, and the counter electrode and the working electrode were connected to each other through an open-short switch to prepare a self-charging energy harvester.
실시예 2: 작업전극으로 silver nanorod를 포함하는 CNT yarn, 상대전극으로 RGO를 포함하는 CNT yarn을 포함하는 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 1)의 제조Example 2: Manufacturing of self-charging energy harvester (SAMPLE 1) containing CNT yarn containing silver nanorod as a working electrode and CNT yarn containing RGO as a counter electrode
작업전극working electrode
도 5를 참조하면, 먼저 Spinnable carbon nanotube(CNT) forest부터 CNT sheet 3장을 뽑고, 3장의 CNT sheet를 겹쳐 3겹으로 만들었다. silver nanorod를 에탄올에 분산시키고 이를 3겹짜리 CNT sheet에 적신후 에탄올이 다 증발하기전에 3겹짜리 CNT sheet의 한쪽 끝을 모아서 5g의 무게추를 달고 말려 작업전극을 제조하였다. 이때 70wt%의 silver nanorod가 포함되었다.Referring to FIG. 5, first, three CNT sheets were pulled out from a spinnable carbon nanotube (CNT) forest, and three CNT sheets were overlapped to make three layers. Silver nanorods were dispersed in ethanol, soaked in the 3-ply CNT sheet, and before the ethanol evaporated, one end of the 3-ply CNT sheet was collected, and a 5g weight was attached and dried to prepare a working electrode. At this time, 70wt% of silver nanorod was included.
상대전극counter electrode
환원된 그래핀 옥사이드(Reduced graphene oxide, RGO)를 에탄올 용액에 분산시켜 용액을 제조하였다. Spinnable carbon nanotube(CNT) forest부터 CNT sheet 3장을 뽑고, 3장의 CNT sheet를 겹쳐 3겹으로 만들어 유리판 위에 올려놓았다. 3겹짜리 CNT sheet가 올려진 유리판 위에 상기 용액을 붓고, 에탄올이 다 증발하기 전에 3겹짜리 CNT sheet의 한쪽 끝을 모아서 5g의 무게추를 달고 상대전극을 제조하였다. 이때, 80wt%의 RGO가 CNT yarn에 포함되었다. A solution was prepared by dispersing reduced graphene oxide (RGO) in an ethanol solution. Three CNT sheets were extracted from the spinnable carbon nanotube (CNT) forest, and three CNT sheets were overlapped to make three layers and placed on a glass plate. The solution was poured onto a glass plate on which a 3-ply CNT sheet was placed, and before ethanol evaporated, one end of the 3-ply CNT sheet was collected and a 5 g weight was attached to prepare a counter electrode. At this time, 80wt% of RGO was included in the CNT yarn.
자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 1)Self-Charging Energy Harvester (SAMPLE 1)
도 1을 참조하면, 상기 작업전극 및 상대전극을 0.1M HCl에 침지시키고, open-short 스위치를 통해 상기 상대전극과 작업전극을 서로 연결하여 자가충전 에너지 하베스터를 제조하였다.Referring to FIG. 1, a self-charging energy harvester was manufactured by immersing the working electrode and the counter electrode in 0.1M HCl and connecting the counter electrode and the working electrode to each other through an open-short switch.
실시예 3: 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 2)의 제조Example 3: Manufacturing of self-charging energy harvester (SAMPLE 2)
silver nanorod를 포함하는 CNT yarn을 작업전극으로 사용하고, RGO를 포함하는 CNT yarn을 상대전극으로 사용하여 실시예 2와 같은 방법으로 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 2)를 제조하였다.A self-charging energy harvester (SAMPLE 2) was manufactured in the same manner as in Example 2, using CNT yarn containing silver nanorod as a working electrode and CNT yarn containing RGO as a counter electrode.
실시예 4: 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 3)의 제조Example 4: Manufacture of self-charging energy harvester (SAMPLE 3)
silver nanorod를 포함하는 CNT yarn을 작업전극으로 사용하고, RGO를 포함하는 CNT yarn을 상대전극으로 사용하여 실시예 2와 같은 방법으로 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 3)를 제조하였다.A self-charging energy harvester (SAMPLE 3) was manufactured in the same manner as in Example 2, using CNT yarn containing silver nanorod as a working electrode and CNT yarn containing RGO as a counter electrode.
실시예 5: 자가충전 에너지 하베스터 시스템의 제조Example 5: Manufacturing of a self-charging energy harvester system
실시예 2 내지 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터(SAMPLE 1 내지 3)를 준비하였다. 실시예 2에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 작업전극과 실시예 3에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 상대전극이 서로 연결되고, 실시예 3에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 작업전극과 실시예 4에 따른 자가충전 에너지 하베스터의 상대전극이 서로 연결되도록, 실시예 2 내지 4에 따른 자가충전 에너지 하베스터를 직렬 연결하여 자가충전 에너지 하베스터 시스템을 제조하였다.Self-charging energy harvesters (
[시험예][Test Example]
시험예 1: 시간에 따른 전위차 측정Test Example 1: Measurement of potential difference over time
도 6은 실시예 1에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, open을 하면 전위가 발생하고, short를 내면 두 물질의 전위가 같아지는 것을 확인할 수 있었다.6 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvester manufactured according to Example 1. Referring to FIG. 6, it was confirmed that when open, a potential is generated, and when a short is made, the potentials of the two materials become the same.
도 7은 실시예 2에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, 탄소나노튜브와 그래핀은 에너지 저장 재료로 시간이 지나면 어느 정도 방전되지만, 실시예 2에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터는 4~5분 뒤에 일정 전압(약 0.7V)을 형성하고 유지하는 것을 확인함으로써 자가 전위를 가지는 것을 확인할 수 있었다.7 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvester manufactured according to Example 2. Referring to FIG. 7, carbon nanotubes and graphene are energy storage materials that are discharged to some extent over time, but the self-charging energy harvester manufactured according to Example 2 generates a constant voltage (about 0.7V) after 4 to 5 minutes. It was confirmed that it had a self potential by confirming that it was formed and maintained.
도 8은 실시예 2 및 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터의 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조하면, 실시예 2 및 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터 모두 open을 하면 전위가 발생하고, short를 내면 두 물질의 전위가 같아지는 것을 확인할 수 있었다. 8 is a graph showing the potential difference over time of the self-charging energy harvesters manufactured according to Examples 2 and 4. Referring to FIG. 8, it was confirmed that both the self-charging energy harvesters manufactured according to Examples 2 and 4 generate an electric potential when they are opened, and when they are shorted, the potentials of the two materials become the same.
도 9는 실시예 2 및 4에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터 2개를 직렬연결 했을 때, 시간에 따른 전위차를 나타낸 그래프이다. 도 9를 참조하면, 도 7에서 확인된 자가충전 에너지 하베스터 하나의 전위보다 자가충전 에너지 하베스터 2개를 직렬로 연결했을 때의 전위가 2배 정도 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이는 자가충전 에너지 하베스터가 직렬 연결된 것을 의미한다.9 is a graph showing a potential difference over time when two self-charging energy harvesters manufactured according to Examples 2 and 4 are connected in series. Referring to FIG. 9 , it was confirmed that the potential when two self-charging energy harvesters were connected in series increased about twice as much as the potential of one self-charging energy harvester confirmed in FIG. 7 . This means that self-charging energy harvesters are connected in series.
시험예 2: 자가충전 에너지 하베스터를 사용하여 슈퍼 커패시터의 충전 확인Test Example 2: Confirmation of supercapacitor charging using self-charging energy harvester
실시예 5에 따라 제조된 자가충전 에너지 하베스터 시스템을 short를 내어서 전위를 0으로 만든 후, 상용화 제품인 0.1 uF 슈퍼 커패시터를 연결하여 실제 슈퍼 커패시터가 충전되는 것을 확인하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다.After making the electric potential zero by shorting the self-charging energy harvester system manufactured according to Example 5, it was confirmed that the supercapacitor was actually charged by connecting a commercially available 0.1 uF supercapacitor, and the results are shown in FIG. 10. was
도 10를 참조하면, 0.1 uF 슈퍼커패시터의 전압이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 자가충전 에너지 하베스터에 생성되는 전위차가 실제 사용가능한 에너지원인 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 10 , it can be seen that the voltage of the 0.1 uF supercapacitor increases. Through this, it was confirmed that the potential difference generated in the self-charging energy harvester of the present invention is an energy source that can be actually used.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but those skilled in the art can add, change, delete or modify components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention by addition or the like, which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (19)
제2 카본나노튜브 얀 및 상기 제2 카본나노튜브 얀의 내부에 포함된 그래핀옥사이드, 그래핀, 환원된 그래핀 옥사이드, 플러렌, 그래파이트 및 활성탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 제2 전극; 및
전해질;을 포함하고,
상기 제1 전극은 상기 제2 전극과 서로 다른 자가전위(self-potential)를 갖는 것인 자가충전 에너지 하베스터.a first electrode including a first carbon nanotube yarn and at least one member selected from the group consisting of silver, platinum, and gold included in the first carbon nanotube yarn;
a second carbon nanotube yarn and at least one selected from the group consisting of graphene oxide, graphene, reduced graphene oxide, fullerene, graphite, and activated carbon included in the second carbon nanotube yarn; electrode; and
Electrolytes; including,
The first electrode has a self-potential different from that of the second electrode.
상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 상기 전해질 내에서 상기 제1 전극 및 제2 전극의 표면에 전기화학 이중층(electrochemical double layer)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 1,
The self-charging energy harvester, characterized in that the first electrode and the second electrode form an electrochemical double layer on the surface of the first electrode and the second electrode, respectively, in the electrolyte.
상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 자가 전위차를 이용하여 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 1,
The self-charging energy harvester further comprises an energy storage unit for storing electrical energy using the self-potential difference.
상기 자가충전 에너지 하베스터는 산화 환원 반응(redox reaction)이 일어나지 않는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 1,
The self-charging energy harvester is a self-charging energy harvester, characterized in that no redox reaction occurs.
상기 자가충전 에너지 하베스터가
상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결(short)하거나 절연(open)하는 스위치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 1,
The self-charging energy harvester
The self-charging energy harvester further comprises a switch that electrically connects (shorts) or insulates (opens) the first electrode and the second electrode.
상기 전해질이 액체 전해질 또는 고체 전해질인 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 1,
Self-charging energy harvester, characterized in that the electrolyte is a liquid electrolyte or a solid electrolyte.
상기 전해질이 액체 전해질이고,
상기 제1 전극 및 제2 전극이 각각 상기 액체 전해질에 침지되는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 8,
The electrolyte is a liquid electrolyte,
The self-charging energy harvester, characterized in that the first electrode and the second electrode are respectively immersed in the liquid electrolyte.
상기 전해질이 고체 전해질이고,
상기 제1 전극 및 제2 전극의 표면 상에 각각 상기 고체 전해질이 위치하는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 8,
The electrolyte is a solid electrolyte,
Self-charging energy harvester, characterized in that the solid electrolyte is located on the surface of the first electrode and the second electrode, respectively.
상기 자가충전 에너지 하베스터가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 분리막을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자가충전 에너지 하베스터.According to claim 10,
The self-charging energy harvester further comprises a separator between the first electrode and the second electrode.
(a) 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 절연(open)하여 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 자가 전위차를 생성하는 단계; 및
(b) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 연결(short)하고 상기 자가 전위차를 이용하여 에너지 저장부에 전기에너지를 저장하고 상기 자가 전위차가 소멸되는 단계;를
포함하는 에너지 하베스터를 이용한 자가충전방법.A method of charging electric energy using the self-charging energy harvester according to claim 1,
(a) generating a self potential difference between the first electrode and the second electrode by electrically insulating (opening) the first electrode and the second electrode; and
(b) electrically connecting (shorting) the first electrode and the second electrode, storing electric energy in an energy storage unit using the self potential difference, and dissipating the self potential difference;
A self-charging method using an energy harvester comprising:
상기 자가충전방법이
(c) 상기 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 다시 절연(open)하여 상기 자가 전위차를 다시 생성시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스터를 이용한 자가충전방법.According to claim 18,
The self-charging method
(c) regenerating the self potential difference by electrically re-insulating (opening) the first electrode and the second electrode;
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