[發(fā)明專利]三維多層電極及包含其的摩擦納米發(fā)電機

有效

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• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN110165926B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許亮;林沛;楊曉丹;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 北京納米能源與系統(tǒng)研究所
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;B32B27/06;B32B33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 崔亞松

一種三維多層電極及包含其的摩擦納米發(fā)電機，所述三維多層電極包括：橫向分隔片組和縱向分隔片組，所述橫向分隔片組包括相互間隔的多個橫向分隔片，所述縱向分隔片組包括相互間隔的多個縱向分隔片。所述摩擦納米發(fā)電機包括所述三維多層電極、封裝外殼和摩擦顆粒組。本發(fā)明在發(fā)電機內(nèi)部空間布置多層電極，分隔空間，使摩擦面密度得到了極大的提升，發(fā)電機內(nèi)部的空間利用率大幅提高，且產(chǎn)生多層感應(yīng)的效果，使輸出得到很大提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三維多層電極及包含其的摩擦納米發(fā)電機。

背景技術(shù)

現(xiàn)代社會資源環(huán)境的約束對于清潔可再生能源提出了更高的要求，海洋能作為一種清潔能源具有極大的應(yīng)用潛力，而現(xiàn)有海洋能收集技術(shù)一般采用電磁式發(fā)電機，存在技術(shù)復雜、成本較高等限制，經(jīng)過多年的發(fā)展，仍停留在小規(guī)模試驗運行階段。

摩擦納米發(fā)電技術(shù)的基本原理是利用摩擦(接觸)在兩表面(其中至少一個為絕緣材料)生成靜電荷，當接觸表面分離時，靜電荷的分離產(chǎn)生電勢差，驅(qū)動絕緣表面下感應(yīng)電極中的自由電荷定向移動，從而收集環(huán)境中的機械能，并轉(zhuǎn)化為電能。摩擦納米發(fā)電技術(shù)尤其適用于收集低頻運動的機械能，如振動或擺動能量等，且具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、材料選擇豐富等優(yōu)勢。將其應(yīng)用于海洋能收集領(lǐng)域，將提供一條新的技術(shù)路徑。

現(xiàn)有已提出的球形波浪能摩擦納米發(fā)電機使用的摩擦材料和電極布置不夠優(yōu)化，采用殼球結(jié)構(gòu)，僅有一個摩擦面，空間利用率低，輸出電荷量和功率小。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種三維多層電極及包含其的摩擦納米發(fā)電機，用于大幅提高發(fā)電機內(nèi)部的空間利用率和發(fā)電機的電荷量輸出。

為達上述目的，一方面，本發(fā)明提出了一種三維多層電極，包括橫向分隔片組和縱向分隔片組，所述橫向分隔片組包括相互間隔的多個橫向分隔片，所述縱向分隔片組包括相互間隔的多個縱向分隔片，

其中，所述橫向分隔片包括由絕緣材料制成的橫向分隔基片、第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極分別獨立地附著在所述橫向分隔基片的上表面和/或下表面，或者由所述橫向分隔基片進行機械連接形成一個整體，并且所述第一電極和第二電極相互絕緣；

所述縱向分隔片包括由絕緣材料制成的縱向分隔基片、第一連通電極和第二連通電極，所述第一連通電極和第二連通電極相互絕緣，所述第一連通電極與各橫向分隔片上的第一電極連通，所述第二連通電極與各橫向分隔片上的第二電極連通。

優(yōu)選地，所述橫向分隔片上設(shè)置有接插槽，用于接插所述縱向分隔片；所述縱向分隔片上設(shè)置有接插槽，用于接插所述橫向分隔片。

優(yōu)選地，所述三維多層電極還包括連接桿及間隙柱組，所述間隙柱組包括多個間隙柱，所述間隙柱用于將相鄰的橫向分隔片分隔一定的間距，所述橫向分隔片和所述間隙柱具有通孔，所述連接桿交替穿過所述橫向分隔片和所述間隙柱的通孔。

優(yōu)選地，處于中心位置的縱向分隔片被分成兩個部分。

優(yōu)選地，所述橫向分隔基片和所述縱向分隔基片由絕緣材料制成，優(yōu)選為聚合物或復合材料。

優(yōu)選地，第一電極和第二電極上分別設(shè)置摩擦起電材料制成的摩擦材料層，優(yōu)選地，所述摩擦起電材料選自聚合物、無機氧化物或復合材料。

另一方面，本發(fā)明提出了一種摩擦納米發(fā)電機，其特征在于，包括：權(quán)利要求1-6中任一項所述三維多層電極、封裝外殼和摩擦顆粒組，其中所述封裝外殼具有一內(nèi)部空間，所述三維多層電極將所述內(nèi)部空間分隔成多個子空間，所述摩擦顆粒組分布于所述子空間內(nèi)。

優(yōu)選地，所述封裝外殼與所述三維多層電極相互絕緣，優(yōu)選地，所述封裝外殼由聚合物、復合材料或內(nèi)表面覆蓋絕緣層的金屬制成。