[發明專利]一種振動型摩擦發電機

在審

• 申請號: 201410643044.6
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN105577024A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 韓昌報;王中林;蔣濤;李曉慧;張朝英;張弛
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 孫向民;肖冰濱

技術領域

本發明涉及發電機領域，具體地，涉及一種振動型摩擦發電機。

背景技術

目前全球都面臨著常規能源短缺和環境保護的雙重壓力。各種新型發電 形式的開發和應用，對緩解當前的能源壓力起著重要作用。尋求減少環境破 壞和自然資源消耗的新型發電形式，已成為可持續發展的必然要求。因此， 開發和應用新型發電原理和設備，對環境保護和能源節約具有重大意義。同 時，微電子技術領域中便攜式電子設備和微型自驅動系統的發展，要求發電 機具有更高的發電效率和更小的質量及體積，也對傳統的發電裝置提出了新 的挑戰。

摩擦發電是近年來備受關注的一種新型的將機械能轉化為電能的方式， 基本原理是利用得失電子能力不同的兩種材料之間的相互接觸和/或摩擦使 得接觸表面間發生電荷轉移。

而隨著煤炭、石油等化石燃料的不斷耗盡，綠色能源逐漸成為人類發展 的最終選擇。其中，收集機械能產生電能，是綠色能源產生的重要來源之一， 也是未來綠色能源發展的重要方向。

因此，本發明利用摩擦發電原理，設計了一種收集振動能量產生電能的 振動型摩擦發電機。

發明內容

本發明的目的是提供一種振動型摩擦發電機，用于解決將振動能量轉換 為電能的技術問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案提供了一種振動型摩擦發電機， 包括外殼、電極板和振動顆粒，所述振動顆粒填充在所述外殼與所述電極板 形成的空間中，且所述電極板的材料與所述振動顆粒的表面材料具有不同電 負性，以使所述振動顆粒與所述電極板通過相互接觸再分離的方式產生極性 相反的電荷。

優選地，所述電極板的材料采用可導電的金屬材料、有機物材料或者氧 化物材料，所述振動顆粒的表面材料采用與所述電極板的材料呈不同電負性 的絕緣材料或者半導體材料。

優選地，所述絕緣材料為聚合物高分子材料。

優選地，所述外殼為封閉結構，形成限制所述振動顆粒的空間，且所述 電極板設置在所述外殼的內壁上。

優選地，所述外殼為非封閉結構，所述電極板與所述外殼共同形成限制 所述振動顆粒的空間。

優選地，所述外殼由絕緣體材料制成。

優選地，所述振動顆粒為表面層包覆內核的核殼結構。

優選地，所述振動顆粒的形狀為球形、橢球形或多面體。

優選地，所述振動顆粒和/或所述電極板的表面設置有微結構，該微結 構用于增加所述振動顆粒與所述電極板的有效接觸面積。

優選地，所述微結構包括納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、 納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結構中的任一者 或者多者形成的陣列。

優選地，在所述振動顆粒表面引入易得電子的官能團或修飾上陰離子， 和/或在所述電極板表面引入易失電子的官能團或修飾上陽離子。

優選地，所述振動顆粒的填充度為40％至200％。

優選地，所述振動顆粒的填充度為100％至120％。

優選地，所述電極板的數量為一個。

優選地，設所述振動顆粒在與所述電極板分離時的最大距離為K、所述振動顆粒的尺寸為L以及電極板面積為S，則的比值范圍在1:2:10至1:10:500之間。

優選地，所述電極板通過負載連接等電位，用于為該負載提供電能。

優選地，所述電極板的數量為兩個。

優選地，所述兩個電極板相互平行，并沿水平方向上下分布，分別為上 電極板和下電極板。

優選地，所述兩個電極板面積相同。

優選地，所述兩個電板板相互平行且面積相等，設所述兩個電極板之間的距離為H、所述振動顆粒的尺寸為L以及單個電極板面積為S，則的比值范圍在1:2:10至1:10:500之間。

優選地，當兩個電極板未連接時，兩個電極板在設定時刻產生的電荷數 量不同，形成電壓。

優選地，兩個電極板通過負載相連，用于為該負載提供電能。

優選地，兩個電極板通過負載連接等電位，用于實現兩個電極板分別為 該負載提供電能。

通過上述技術方案，本發明的有益效果是：本發明的振動型摩擦發電機 具有結構簡單、成本低廉、壽命長、輸出電壓高、電流大等優點，可應用于 收集任何振動場合的動能，以產生電能。