[發(fā)明專利]一種基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置及其工作方法

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• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112814862A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設計）人: 解雙喜;劉爍;秦莉莉;于磊磊;薛潤基;武登;陳紹鵬;李光喜;楊立權;陳凡;汪希奎;宋曉燕;代克杰
• 申請（專利權）人: 平頂山學院
• 主分類號: F03G7/00
• 分類號: F03G7/00;H02K7/18
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

1.一種基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置，其特征在于：包括基座、升降立柱、樣品臺、微發(fā)電芯片、電能儲存裝置、圖像采集系統(tǒng)、微機械手、控制器和計算機，升降立柱、電能儲存裝置和微機械手均安裝在基座上，樣品臺固定安裝在升降立柱的頂部，微發(fā)電芯片放置在樣品臺上，圖像采集系統(tǒng)設置在樣品臺的正上方，計算機分別與圖像采集系統(tǒng)和控制器信號連接，控制器與微機械手信號連接，微發(fā)電芯片與電能儲存裝置電連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置，其特征在于：樣品臺的中心沿豎向開設有負壓孔，負壓孔為上大下小的錐形孔，負壓孔的下端通過負壓管與外部氣泵連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置，其特征在于：微發(fā)電芯片包括上玻璃片、容納片、下玻璃片和磁性棘輪，上玻璃片、容納片和下玻璃片均為圓盤結構，上玻璃片、容納片、下玻璃片的直徑均為3.2mm，上玻璃片、容納片、下玻璃片的厚度均為600μm，上玻璃片上開設有三個圓周陣列設置的第一注入通孔，第一注入通孔的中心與上玻璃片的中心之間距離為1.2mm，容納片的中部開設有容納通孔，容納通孔的直徑為1.3mm，容納片上開設有三個圓周陣列設置的第二注入通孔，第二注入通孔的中心與容納片的中心之間距離為1.2mm，容納片上開設有三條圓周陣列設置的長孔，長孔的長度方向沿容納片的徑向設置，每條長孔的內端均與容納通孔連通，每條長孔的外端分別與相應的第二注入通孔連通，上玻璃片的下表面中部設置有微柱，微柱的直徑為280μm，微柱的高度與容納片的厚度相同，磁性棘輪的厚度為400μm，磁性棘輪的中部開設有轉動通孔，轉動通孔的直徑為320μm，磁性棘輪的齒頂圓直徑為800μm，上玻璃片、容納片和下玻璃片同中心由上至下依次壓接，上玻璃片的下表面與容納片的上表面粘結，容納片的下表面與下玻璃片的上表面粘結，上玻璃片、容納通孔和下玻璃片構成溶液腔，磁性棘輪設置在溶液腔中，微柱同中心穿過轉動通孔，磁性棘輪轉動安裝在微柱上，下玻璃片的上表面中部設置有感應線圈，感應線圈的形狀為齒輪狀，感應線圈的齒頂圓直徑為750μm，微柱的下端穿過感應線圈的中心孔并頂壓在下玻璃片的上表面中心，感應線圈通過導線與電能儲存裝置電連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置，其特征在于：圖像采集系統(tǒng)包括CCD圖像傳感器和顯微鏡，CCD圖像傳感器安裝在顯微鏡的頂部目鏡處，顯微鏡的物鏡朝下對準樣品臺設置，計算機與CCD圖像傳感器信號連接。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置，其特征在于：微機械手固定安裝在基座的上表面左側部，升降立柱固定安裝在基座的上表面中部，電能儲存裝置固定安裝在基座的上表面右側部，微機械手的末端設置有微型直流電磁鐵，升降立柱為液壓伸縮桿或電動伸縮桿，電能儲存裝置為蓄電池組，感應線圈和導線均采用金材料制成。

6.如權利要求5所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置的工作方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

（1）、將感應線圈固定粘結在下玻璃片的上表面中部，并對感應線圈進行表面絕緣處理；

（2）、將微柱的上端固定粘結在上玻璃片的下表面中部；

（3）、將上玻璃片的下表面與容納片的上表面粘結在一起；

（4）、通過微機械手將磁性棘輪置于容納片中部的容納通孔中并安裝在微柱上；

（5）、將下玻璃片的上表面與容納片的下表面粘結在一起，再將上玻璃片、容納片和下玻璃片整體放置在樣品臺上；

（6）、將含有藻類細胞的培養(yǎng)液注入到上玻璃片、容納通孔和下玻璃片構成的溶液腔中，利用藻類細胞的布朗運動驅動磁性棘輪轉動，產生變化的磁場，感應線圈處于變化的磁場中，產生感應電流，形成電能，通過導線將電能儲存到電能存儲裝置中。

7.根據(jù)權利要求6所述的基于藻類細胞驅動的發(fā)電裝置的工作方法，其特征在于：步驟（3）中上玻璃片的下表面與容納片的上表面進行粘結時，上玻璃片的三個第一注入通孔需要與容納片的三個第二注入通孔分別一一上下對應。