[发明专利]一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，属于摩擦发电技术领域。

背景技术

摩擦电纳米发电机（TENG）是一种能量收集装置，其通过摩擦效应和静电感应的结合将外部机械能转换成电能。对于该发电单元，在内部电路中，相反摩擦极性的两个薄的有机/无机膜间存在电荷转移引起了摩擦带电效应，进而产生了电势; 在外部电路中，电子被驱动在附在膜的背面的两个电极之间流动，以便平衡电势。

除了前所未有的输出性能外，这种新能源技术还具有制造成本低、鲁棒性和可靠性高、环保等诸多优点。摩擦电纳米发电机可以应用于收获我们日常生活中浪费的各种机械能，如人体运动，行走，振动等。现阶段的问题是单个的纳米发电机虽然研发出来了，但其毕竟功率有限。因此，本发明意在发明多个纳米发电机联合发电的装置。下面需要介绍现有的单个摩擦电纳米发电机结构原理。

摩擦电纳米发电机具有三种基本操作模式：垂直接触分离模式，横向滑动模式和单电极模式。这里主要介绍前两种工作模式。

垂直接触分离模式的摩擦电纳米发电器的工作机理可以描述为由两片的内表面上的摩擦电荷的循环分离和再接触引起的电位差的周期性变化。这里介绍一种新型的高伸缩性纤维基摩擦电纳米发电机（纤维状TENG）。芯纤维用硅橡胶制造，外面是一层导电碳纳米管（CNT），聚合物基体作为一个电极用于可拉伸纤维的导电层，铜微丝作为另一个电极缠绕到可拉伸纤维上。 CNT /聚合物层的使用提供了高度的柔韧性、拉伸性、导电性和机械稳定性。在压缩的过程中内部的CNT层的半径会增大，拉伸的过程CNT层的半径会减小，而外圈的铜微丝的半径不会发生显著变化。这样在纤维装TENG发生反复压缩或拉伸形变时，会引起两极之间相对距离的周期性变化，进而进行发电。

横向滑动模式的摩擦电纳米发电机的工作机理可以描述为：通过滑动摩擦促进摩擦起电，两个表面之间的接触面积发生周期性变化导致电荷中心的横向分离，进而在两极间产生周期性的电位差变化。在这里介绍另一种新型的多层盘式摩擦纳米发电机（多层盘式TENG）。多层盘TENG主要由两组组成：具有铝（Al）膜作为附着的摩擦电层的转子，以及聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作为其他摩擦电层的定子，它们与输入旋转运动同轴。为了在表面上实现，丙烯酸类片材用作它们两者的模板底物。首先，它们通过激光切割处理，以形成具有与连接的摩擦电层相同形状的八扇形结构。如此旋转过程中，转子上的所有Al层将被驱动以相同相位旋转，而定子上的PTFE层将保持静止。以这种方式，相邻层之间的相对旋转使得相对的摩擦电荷能够周期性地接触分离循环，从而在每个层中产生电。当多层磁盘TENG的所有四层并联连接时，可以将具有相同相位的电流相加，从而有助于增加功率输出。

发明内容

本发明针对上述提出的不足提供了一种可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，包括纤维性TENG组，多层盘式TENG转子、多层盘式TENG定子；所述的纤维性TENG组采用圆柱形结构体，纤维性TENG组的顶端为圆环，底端为镂空圆盘，圆环与圆盘与之间通过若干根可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机支撑；多层盘式TENG转子布置在圆柱形结构体内，多层盘式TENG转子的每一层转子由若干扇形的转子组成，每个扇形转子围绕D型轴周为中心沿圆周排列，D型轴顶端负重杆；多层盘式TENG定子的每一层由若干扇形的定子组成，每层盘式TENG转子嵌入相邻的两层盘式TENG定子之间。

本发明所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，纤维性TENG组的顶端为圆环由可伸缩的纤维基摩擦电纳米发电机向任意方向倾斜；所述的负重杆与绕D型轴旋转，D型轴旋转带动多层盘式TENG转子在多层盘式TENG定子之间旋转。

本发明所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，所述的纤维性TENG组的纤维基摩擦电纳米发电机为6个，其中纤维基摩擦电纳米发电机的芯纤维由硅橡胶制备而成，芯纤维外表面设有导电碳纳米管，导电碳纳米管的外侧缠绕铜微丝。

本发明所述的可携带式雨季多纳米发电机联合发电装置，所述的多层盘式TENG转子其表面具有铝膜作为附着的摩擦电层；多层盘式TENG定子表面以聚四氟乙烯（PTFE）薄膜作为其他摩擦电层或具有储存电荷的超疏水材料。