[發(fā)明專利]高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)

在審

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113141125A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李津津;王凱強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 歐陽高鳳

本發(fā)明公開了一種高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)，包括第一針狀電極和第二電極，所述第一針狀電極包括第一針狀導(dǎo)體、絕緣層和摩擦電層，所述絕緣層包覆于所述第一針狀導(dǎo)體的外表面上，所述摩擦電層包覆于所述絕緣層的外表面上并與所述第一針狀導(dǎo)體絕緣；所述第二電極與所述第一針狀導(dǎo)體通過導(dǎo)線電連接；所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電形式為：通過發(fā)電液體與所述摩擦電層和所述第二電極瞬時作用，產(chǎn)生電壓和電流。本發(fā)明具有發(fā)電功率密度大、效率高、體積小、占用空間小、耗材小、成本低等優(yōu)點，且制作簡單，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液固納米發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的液固納米發(fā)電機(jī)尺寸較大，耗材多，成本高，效率低，占用較大的空間，且功率密度較低，其中，材料耗費嚴(yán)重是其科研、工程應(yīng)用的最大障礙。

現(xiàn)有的液固納米發(fā)電機(jī)大致可以總結(jié)為：(1)摩擦電層難以制備均勻的大面積表面；(2)納米發(fā)電機(jī)失效后難以更換；(3)納米發(fā)電機(jī)難以批量制造。以上這些大大限制了液固耦合納米發(fā)電機(jī)體系的發(fā)展。

因此，找到一種成本較低，節(jié)省材料，效率高，占用空間小的納米發(fā)電機(jī)至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)，發(fā)電功率密度大、效率高、體積小、占用空間小、耗材小、成本低、制作簡單。

根據(jù)本發(fā)明實施例的高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)，包括：

第一針狀電極，所述第一針狀電極包括第一針狀導(dǎo)體、絕緣層和摩擦電層，所述絕緣層包覆于所述第一針狀導(dǎo)體的外表面上，所述摩擦電層包覆于所述絕緣層的外表面上并與所述第一針狀導(dǎo)體絕緣；

第二電極，所述第二電極與所述第一針狀導(dǎo)體通過導(dǎo)線電連接；

所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電形式為：通過發(fā)電液體與所述摩擦電層和所述第二電極瞬時作用，產(chǎn)生電壓和電流。

根據(jù)本發(fā)明實施例的高功率密度針狀液固耦合納米發(fā)電機(jī)，具有發(fā)電功率密度大、效率高、體積小、占用空間小、耗材小、成本低等優(yōu)點，且制作簡單，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述第二電極為第二針狀導(dǎo)體；所述第一針狀導(dǎo)體和所述第二針狀導(dǎo)體通過所述導(dǎo)線電連接，從而構(gòu)成雙針式發(fā)電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例，所述第二針狀導(dǎo)體的表面上包覆有功能層。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述第二電極為導(dǎo)電圈層電極，所述導(dǎo)電圈層電極設(shè)置在所述摩擦電層的部分周面上，從而構(gòu)成單針式發(fā)電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述摩擦電層為固體摩擦電層或自組裝分子層的摩擦電層。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例，所述固體摩擦電層的材料與所述第二電極材料不同。

根據(jù)本發(fā)明再進(jìn)一步的實施例，所述固體摩擦電層的厚度為0.01～1000μm。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實施例，所述自組裝分子層中的分子以碳為主鏈的分子。

根據(jù)本發(fā)明再進(jìn)一步的實施例，所述自組裝分子層的分子為含氟的分子。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述發(fā)電液體為純水、自來水、鹽溶液、離子液體和含氟溶劑中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述發(fā)電機(jī)具體的發(fā)電形式為：所述發(fā)電液體以液滴的形式滴在所述摩擦電層和所述第二電極上且使得所述摩擦電層與所述第二電極通過所述液滴耦合，而后，所述液滴與所述摩擦電層及所述第二電極分離，以使所述摩擦電層與所述第二電極不耦合。