[發明專利]一種液固接觸起電摩擦納米發電機

在審

• 申請號: 201910266914.5
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN109980985A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 徐敏義;王松;石岳功
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02J7/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明公開了一種液固接觸起電摩擦納米發電機，包括高分子材料層、電極層和參考電極。所述高分子材料層和電極層組成發電單元，所述發電單元與參考電極分別構成液固接觸起電摩擦納米發電機的兩極。所述電極層兩側覆蓋高分子材料層。所述電極層密封在兩側的高分子材料層中。所述電極層通過導線、用電設備與參考電極形成電極對。所述參考電極、發電單元均有一部分置于液體中。本發明的高分子材料層充分包裹電極層，不但可使液固接觸面積更大，而且可屏蔽掉電極層周圍液體對電極層的感應電荷，使液體與材料接觸產生的電荷充分的轉移，在外部電路中形成電流。本發明的發電量與現有技術相比，提高了8.3倍，解決了海洋傳感器長期供能的技術需求。

技術領域

本發明涉及水能量收集發電領域，尤其涉及一種液固接觸起電摩擦納米發電機。

背景技術

環境中的液體波動或者流動能量普遍存在，目前利用液體波動或者流動能發電的主要途徑是在液體中設置柔性壓電材料或者采用插齒電極式摩擦納米發電機進行水波能量采集。插齒電極式摩擦納米發電機由于其電極面積較小導致其輸出電能較小。而壓電材料制成的壓電發電機其輸出電流則更小。

如中國專利CN201410140195.X公開的“采集液體機械能的摩擦電納米發電機以及發電方法”，該摩擦電納米發電機包括制備在襯底上的發電部件和覆蓋發電部件的摩擦層。由于其插齒式電極的接觸面積較小，導致單位面積內轉移電荷量較低，故發電量有限，對用電器件的使用具有局限性，難以滿足高能耗傳感器或指示燈等電器的實時用電需求。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種能夠提高發電量的液固接觸起電摩擦納米發電機。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種液固接觸起電摩擦納米發電機，所述液固接觸起電摩擦納米發電機放置在盛有液體的箱體中，所述箱體漂浮在海平面上。

所述液固接觸起電摩擦納米發電機包括高分子材料層、電極層、參考電極和基體。所述基體、高分子材料層和電極層組成發電單元，所述基體兩側覆蓋電極層，電極層外側覆蓋高分子材料層。所述電極層密封在高分子材料層中。

所述的發電單元與參考電極分別構成液固接觸起電摩擦納米發電機的兩極。所述電極層通過導線、用電設備與參考電極形成電極對。所述參考電極、發電單元均有一部分置于液體中。

所述參考電極、發電單元均通過導線與外部電路相連。

所述外部電路包括直接供電電路和電能儲存電路。所述電能儲存電路與直接供電電路并聯。

進一步的，所述電極層的材料包括金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、欽或鉻，或者為含有金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、欽和鉻的一種或多種的合金材料。

所述參考電極的材料包括金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、欽或鉻，或者為含有金、銀、鉑、鋁、鎳、銅、欽和鉻的一種或多種的合金材料。

所述高分子材料層的材料包括聚四氟乙烯、氟乙烯丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酞亞胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或苯胺甲醛樹脂。

所述基體由亞克力板以及泡沫板構成，在箱體內部處于漂浮狀態。

所述箱體處于密封狀態；所述發電單元的重心位于箱體中部以上的位置。

進一步的，所述參考電極的材料與電極層的材料相同。

進一步的，所述高分子材料層由具有超疏水性的微納結構層組成，具有自清潔的功能。所述微納結構層包括納米線、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、納米球和或微米球狀結構，或者由納米線、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、納米球和或微米球狀結構形成的陣列。