[发明专利]三维多层电极及包含其的摩擦纳米发电机

说明书

一种三维多层电极及包含其的摩擦纳米发电机，所述三维多层电极包括：横向分隔片组和纵向分隔片组，所述横向分隔片组包括相互间隔的多个横向分隔片，所述纵向分隔片组包括相互间隔的多个纵向分隔片。所述摩擦纳米发电机包括所述三维多层电极、封装外壳和摩擦颗粒组。本发明在发电机内部空间布置多层电极，分隔空间，使摩擦面密度得到了极大的提升，发电机内部的空间利用率大幅提高，且产生多层感应的效果，使输出得到很大提升。

技术领域

本发明涉及纳米新能源技术领域，具体涉及一种三维多层电极及包含其的摩擦纳米发电机。

背景技术

现代社会资源环境的约束对于清洁可再生能源提出了更高的要求，海洋能作为一种清洁能源具有极大的应用潜力，而现有海洋能收集技术一般采用电磁式发电机，存在技术复杂、成本较高等限制，经过多年的发展，仍停留在小规模试验运行阶段。

摩擦纳米发电技术的基本原理是利用摩擦(接触)在两表面(其中至少一个为绝缘材料)生成静电荷，当接触表面分离时，静电荷的分离产生电势差，驱动绝缘表面下感应电极中的自由电荷定向移动，从而收集环境中的机械能，并转化为电能。摩擦纳米发电技术尤其适用于收集低频运动的机械能，如振动或摆动能量等，且具有结构简单、成本低、材料选择丰富等优势。将其应用于海洋能收集领域，将提供一条新的技术路径。

现有已提出的球形波浪能摩擦纳米发电机使用的摩擦材料和电极布置不够优化，采用壳球结构，仅有一个摩擦面，空间利用率低，输出电荷量和功率小。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种三维多层电极及包含其的摩擦纳米发电机，用于大幅提高发电机内部的空间利用率和发电机的电荷量输出。

为达上述目的，一方面，本发明提出了一种三维多层电极，包括横向分隔片组和纵向分隔片组，所述横向分隔片组包括相互间隔的多个横向分隔片，所述纵向分隔片组包括相互间隔的多个纵向分隔片，

其中，所述横向分隔片包括由绝缘材料制成的横向分隔基片、第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极分别独立地附着在所述横向分隔基片的上表面和/或下表面，或者由所述横向分隔基片进行机械连接形成一个整体，并且所述第一电极和第二电极相互绝缘；

所述纵向分隔片包括由绝缘材料制成的纵向分隔基片、第一连通电极和第二连通电极，所述第一连通电极和第二连通电极相互绝缘，所述第一连通电极与各横向分隔片上的第一电极连通，所述第二连通电极与各横向分隔片上的第二电极连通。

优选地，所述横向分隔片上设置有接插槽，用于接插所述纵向分隔片；所述纵向分隔片上设置有接插槽，用于接插所述横向分隔片。

优选地，所述三维多层电极还包括连接杆及间隙柱组，所述间隙柱组包括多个间隙柱，所述间隙柱用于将相邻的横向分隔片分隔一定的间距，所述横向分隔片和所述间隙柱具有通孔，所述连接杆交替穿过所述横向分隔片和所述间隙柱的通孔。

优选地，处于中心位置的纵向分隔片被分成两个部分。

优选地，所述横向分隔基片和所述纵向分隔基片由绝缘材料制成，优选为聚合物或复合材料。

优选地，第一电极和第二电极上分别设置摩擦起电材料制成的摩擦材料层，优选地，所述摩擦起电材料选自聚合物、无机氧化物或复合材料。

另一方面，本发明提出了一种摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：权利要求1-6中任一项所述三维多层电极、封装外壳和摩擦颗粒组，其中所述封装外壳具有一内部空间，所述三维多层电极将所述内部空间分隔成多个子空间，所述摩擦颗粒组分布于所述子空间内。

优选地，所述封装外壳与所述三维多层电极相互绝缘，优选地，所述封装外壳由聚合物、复合材料或内表面覆盖绝缘层的金属制成。