[實用新型]直流式帶電顆粒流發電機

有效

• 申請號: 201521067562.4
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN205212728U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 李興財;牛坤;葉林
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02J15/00
• 代理公司: 寧夏合天律師事務所 64103
• 代理人: 孫彥虎;劉青梅

技術領域

本實用新型涉及發電裝置，特別涉及一種直流式帶電顆粒流發電機。

背景技術

氣固二相流是工業、環境、氣象過程中極為常見的一種現象，如工業粉料輸運、沙漠地表風沙流、沙塵暴過程等，都是當前相關科研領域關注的主要研究對象。這類二相流中的固體顆粒物質在運動過程中由于相互的接觸碰撞等原因，而使得自身攜帶大量靜電荷，并因此產生強度高達數十至數百千伏每米的靜電場。這些靜電能量是否可以作為一種能源而加以利用？對于涉及風沙環境的科學實驗及居民生活具有非常重要的意義。尤其是這一技術有助于解決地外星球探測中機器人太陽能電池板由于被沙塵遮蓋使得電池存儲電量不足進而導致機器人系統無法正常工作或無法對系統實施熱保護的問題。

目前，靜電發電機已有一定數量的專利成果出現：例如，發明名稱為“靜電發電機”、專利申請號為200410075314.4的中國專利申請、發明名稱為“靜電感應發電機”、專利申請號為87103646的中國專利申請，上述專利申請都是假定存在一個接地屏蔽的、穩定的靜電環境，進而依靠導體在電場中的極化現象產生帶正電荷和負電荷的兩端，基于此間的電勢差產生電流，其實用性極低；另外，在帶電顆粒流環境下，前述方案中的屏蔽環境同時也會將電場屏蔽，從而導致上述專利方案失效。

針對上述技術問題，現有技術中給出如下解決技術方案，例如發明名稱為“風沙靜電發電機”、專利申請號為201410111610.9的中國專利申請，該技術方案中：導體基板與絕緣外殼形成密閉結構，以阻止沙塵進入內部，外漏的導體基板在風沙靜電場的作用下發生極化，其表面帶電，由于靜電感應，靜電感應導體板會產生與導體基板相反極性的電荷，感應電荷搬運導體板在與靜電感應導體板接觸時，攜帶與導體基板相反極性的電荷，感應電荷搬運導體板與靜電感應導體板分離后與感應電荷輸送導體板接觸，將攜帶的電荷轉移到感應電荷輸送導體板，感應電荷輸送導體板通過導線將電荷輸送給電能存儲裝置存儲。然而，上述專利申請號為201410111610.9的中國專利申請中的風沙靜電發電機結構復雜，且因采用收集感應電荷的方式實現靜電能的儲存而致使其實用性較低。

發明內容

有鑒于此，有必要提供一種結構簡單且以電流方式存儲電能的直流式帶電顆粒流發電機。

一種直流式帶電顆粒流發電機，包括絕緣支架、電荷收集及轉換裝置、電能存儲裝置，電荷收集及轉換裝置設置在絕緣支架上，電荷收集及轉換裝置與電能存儲裝置電性連接，電荷收集及轉換裝置通過導體網狀面與帶電的沙粒接觸及摩擦，以獲取顆粒自身攜帶靜電荷以及顆粒與導體網狀面相互摩擦產生的靜電荷，并將獲取的靜電荷匯流為電流后輸送給電能存儲裝置，電能存儲裝置存儲電流。

優選的，電荷收集及轉換裝置包括金屬網組件、支桿，金屬網組件為四周用絕緣材料固定的金屬網，金屬網的第一端與絕緣支架采用樞轉機構連接，金屬網的第二端與支桿通過樞轉機構連接，金屬網的第一端與金屬網的第二端平行，金屬網上還電性連接良導體線，良導體線的另一端與電能存儲裝置電性連接。

優選的，電荷收集及轉換裝置還包括金屬頂桿，金屬頂桿固定在支桿上，且在支桿與金屬網相對轉動使得金屬網與絕緣支架之間達到預定角度時，金屬頂桿的自由端能夠與絕緣支架相對接觸固定，以使金屬網與絕緣支架之間達到預定角度持續保持。

優選的，金屬網為銅網或其它與顆粒流中的顆粒物摩擦接觸后可產生大量靜電荷的導體材料。

優選的，電荷收集及轉換裝置與絕緣支架能夠相對轉動，電荷收集及轉換裝置包括金屬網組件、風向引導裝置、轉向裝置，轉向裝置與金屬網組件相對固定，轉向裝置套接在絕緣支架上，且轉向裝置與絕緣支架能夠相對轉動，風向引導裝置與金屬網組件相對固定，風向引導裝置在風的作用下，帶動金屬網組件與絕緣支架相對轉動，以使金屬網組件接觸更多的帶電的顆粒。

優選的，風向引導裝置為自動追風桿，金屬網組件包括第一金屬網、第二金屬網及絕緣框架，第一金屬網、第二金屬網為相同面積的鐵絲網，第一金屬網、第二金屬網安裝在絕緣框架上，且第一金屬網與第二金屬網平行，第一金屬網、第二金屬網通過銅絲電性連接，轉向裝置包括空心管、軸承，空心管的一端與軸承的外圈固定連接，軸承的內圈與絕緣支架固定連接，空心管與絕緣框架固定連接，風向引導裝置安裝在絕緣框架上，第一金屬網、第二金屬網上還電性連接良導體線，良導體線的另一端與電能存儲裝置電性連接。