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申请/专利权人：中国石油大学(华东)

摘要：本发明属于监测报警技术领域，具体公开一种原位自供电氨气监测报警系统。用于解决当前氨气监测报警系统的供电模式不完善和检测精度低的问题。本发明通过将摩擦电纳米发电机和电磁发生器集成为TENG‑EMG混合发电机，并辅以双模功率管理模块，实现了宽带高效的风能收集。配备超级电容器的双模功率管理模块实现了储能和供电之间的无缝转换。基于ZnOGO纳米复合材料的电阻式Zn‑C氨气传感器具有0.1ppm的低检测限、60.76%的高响应和17s的快速响应时间。本发明有效地执行了氨气传感监测、数据传输、警报触发和应急响应，是物联网时代无电池环境监测设备的重大进步。

主权项：1.一种原位自供电氨气监测报警系统，其特征在于，包括由风力驱动的TENG-EMG混合发电机、双模功率管理模块、用于监测氨气浓度的电阻式Zn-C氨气传感器、控制器、数据无线发射模块和数据终端报警设备；所述TENG-EMG混合发电机由筒状的摩擦电纳米发电机和呈三明治结构的电磁发生器以双轴模式连接，在风力驱动下，TENG-EMG混合发电机产生交流电；所述双模功率管理模块通过整流和稳压将TENG-EMG混合发电机产生的交流电转换为直流电，存储至双模功率管理模块的电容器中；所述电容器为控制器、数据无线发射模块和电阻式Zn-C氨气传感器供电，电阻式Zn-C氨气传感器将监测到的氨气浓度实时传输给控制器，再通过数据无线发射模块实时传输至数据终端报警设备，数据终端报警设备接收到氨气浓度数据后对氨气浓度进行判断，当氨气浓度超过设定值后发出报警；所述电容器包括市售电解电容和超级电容器，所述超级电容器以ZnOGO纳米复合材料作为正极、活性炭作为负极、H2SO4PVA凝胶作为电解质组装而成；所述电阻式Zn-C氨气传感器基于柔性PET基板并采用MEMS加工工艺制备，电阻式Zn-C氨气传感器的金铜叉指电极上涂覆一层由ZnOGO纳米复合材料制造的气敏薄膜；所述ZnOGO纳米复合材料由ZIF型ZnO、氧化石墨烯和铝粉在酸性条件下通过原位聚合法制备而成；所述ZnOGO纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：S1、在甲醇中加入ZnNO32·6H2O溶液，制成0.1molL溶液A，再于等体积的甲醇中溶解2-甲基咪唑溶液，制成0.8molL溶液B，将溶液A和溶液B在35℃下混合于三颈烧瓶中并搅拌，然后在氮气流下搅拌，离心分离得到ZIF型ZnO；S2、将ZIF型ZnO用甲醇洗涤两次，氯仿洗涤一次；S3、在PH=5的酸性条件下，将氧化石墨烯均匀溶解于去离子水中，超声，制成3mgmL的悬浮液C，将ZIF型ZnO加入悬浮液C中，超声，搅拌均匀，制成悬浮液D，所述氧化石墨烯与ZIF型ZnO之间的加入量比值为：氧化石墨烯：ZIF型ZnO=37.5mg：1mmol；S4、将铝粉在磁力搅拌下在10min内加入悬浮液D中，所述氧化石墨烯与铝粉的质量比为：氧化石墨烯：铝粉=3：1；通过接受来自铝的电子，环氧基被还原为酚羟基，形成修饰有1,5-二羟基蒽醌和2,6-二氨基蒽醌的ZnOGO复合物；S5、将经步骤S4制备得到的ZnOGO复合物悬浮液在80℃下搅拌，并由冷却线回流系统控制，形成ZnOGO纳米复合材料。

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