[发明专利]发电结构及能量收集装置

说明书

一种发电结构及能量收集装置，发电结构，包括：一电极单元组，包含多个间隔设置的电极单元，相邻的电极单元相对的面上的材料位于不同的摩擦电序列；一推动棒，位于两个相邻的电极单元间隔处或者贴近某一电极单元；其中，在外力作用下，所述推动棒与电极单元组发生相对位置移动，所述相对位置移动的路径与电极单元组的分布一致，使得该推动棒依次推动并滑过电极单元组中若干电极单元，该推动棒依次推动并滑过的电极单元与邻近的电极单元构成多个接触‑分离式发电单元，各个发电单元按照与推动棒接触的顺序产生具有先后相位顺序的多个电学输出。在保证输出性能的同时延长了该发电结构的寿命，提高了可靠性。

技术领域

本公开属于纳米发电技术领域，涉及一种发电结构及能量收集装置。

背景技术

摩擦纳米发电机(TENG)作为一种将低频机械能转化为电能的革命性技术，以其峰值功率高、重量轻、设计简单、环保以及材料选择性多样等优势引起了研究人员的极大兴趣。这些优点使其成为一种很有前途的分布式能源补充技术，可以直接补充超级电容器/电池的能量消耗，驱动小型电子设备。

“波峰比”的定义为电流峰值与等效电流之比。TENG的典型短脉冲输出的有效电流远低于峰值，存在输出波峰比高的缺点，有的研究通过将所有的摩擦纳米发电机单元并联之后通过整流的方式进行输出，解决了部分电能损耗的问题，但是这种电路连接方式的TENG输出波峰比通常在6-10之间，仍然很高。有研究中提出的基于旋转滑动模式的TENG结构，有效降低了波峰比，但是电极与介质层不断摩擦，会产生大量的热量，对摩擦材料造成损伤，工作寿命有待于提高，限制了这种结构的TENG的工作寿命和商业化。

因此同时解决并联TENG时的电量损失、TENG输出波峰比高和旋转结构寿命短的缺点，是TENG作为分布式能源补充亟需解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种发电结构及能量收集装置，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种发电结构，包括：一电极单元组，包含多个间隔设置的电极单元，相邻的电极单元相对的面上的材料位于不同的摩擦电序列；一推动棒，位于两个相邻的电极单元间隔处或者贴近某一电极单元；其中，在外力作用下，所述推动棒与电极单元组发生相对位置移动，所述相对位置移动的路径与电极单元组的分布一致，使得该推动棒依次推动并滑过电极单元组中若干电极单元，与该推动棒先接触的第一电极单元在推动作用下与相邻的第二电极单元发生接触，待该推动棒滑过第一电极单元之后第一电极单元与第二电极单元发生分离，所述第一电极单元和第二电极单元构成一摩擦纳米发电机式发电单元，在接触-分离过程中产生第一相位的电学输出；该推动棒依次推动并滑过的电极单元与邻近的电极单元构成多个发电单元，各个发电单元按照与推动棒接触的顺序产生具有先后相位顺序的多个电学输出。

在本公开的一实施例中，所述发电结构为旋转式结构，所述电极单元组和所述推动棒其中之一作为转子，另一作为定子，转子在外力作用下发生转动运动，使得所述推动棒与电极单元组发生相对位置移动。

在本公开的一实施例中，所述发电结构还包括：第一支撑件和第二支撑件；电极单元组中的多个电极单元间隔分布于所述第一支撑件的外围；所述推动棒固定于第二支撑件上。

在本公开的一实施例中，所述第一支撑件的外围的形状包括如下形状的一种其组合：三角形、矩形、梯形、四边以上的多边形、圆形、椭圆形以及不规则图形。

在本公开的一实施例中，所述发电结构为平动式结构，在外力作用下，所述电极单元组与所述推动棒发生相对运动，所述相对运动为平动运动，使得所述推动棒与电极单元组发生相对位置移动。

在本公开的一实施例中，所述发电结构还包括：平面支撑板，电极单元组中的多个电极单元间隔分布于所述平面支撑板的表面。