[发明专利]一种基于气-液两相流的发电装置及发电方法

说明书

本发明涉及一种基于气‑液两相流的发电装置及发电方法，包括：液体容器、气流进道、液体进道、分割腔、反应腔和导电电极；气流进道与分割腔的气流入口连通；液体进道，一端与分割腔的液体入口密封连通，另一端与液体容器中的待反应溶液连通；在分割腔中，经气流入口进入的气流将经液体入口进入的待反应溶液分割雾化，形成气‑液两相流；反应腔与分割腔的气液出口连通，气‑液两相流经气液出口进入反应腔，在反应腔中，气‑液两相流与反应腔的内壁发生摩擦起电反应，形成带电气‑液两相流；导电电极，设置在反应腔出口位置，用于获取带电气‑液两相流中的电荷。

技术领域

本发明涉及摩擦发电领域，特别是涉及一种基于气-液两相流的发电装置及发电方法。

背景技术

摩擦纳米发电机TENG结合了摩擦起电和静电感应效应，具有低成本、高输出、环境友好和形式多样等诸多优点。2013年，Lin等人首先报道了基于固液接触带电的水基摩擦纳米发电机(S-LTENGs)，自此开启了这些水能源的收集和利用研究的新篇章。从那时起，越来越多的新材料和新结构被用于S-LTENGs中。

通常，基于能量收集应用的接触液体来源可以将S-LTENGs分为三种模式，即液滴型、波浪型和连续流型。考虑到接触的固体材料表面的疏水/超疏水性，液体几乎不会在表面上完全扩散。因此，较小的固液接触起电面积进一步导致较小的表面电荷密度和较低的输出，此外，接触起电界面处固液的相对分离速度也会影响S-LTENGs的输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于气-液两相流的发电装置及发电方法，提高了发电装置的电输出性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于气-液两相流的发电装置，包括：液体容器、气流进道、液体进道、分割腔、反应腔和导电电极；

所述气流进道与所述分割腔的气流入口连通；

所述液体进道，一端与所述分割腔的液体入口密封连通，另一端与所述液体容器中的待反应溶液连通；

在所述分割腔中，经所述气流入口进入的气流将经所述液体入口进入的待反应溶液分割雾化，形成气-液两相流；

所述反应腔与所述分割腔的气液出口连通，所述气-液两相流经所述气液出口进入所述反应腔，在所述反应腔中，所述气-液两相流与所述反应腔的内壁发生摩擦起电反应，形成带电气-液两相流；

所述导电电极，设置在所述反应腔出口位置，用于获取所述带电气-液两相流中的电荷。

可选地，所述气流进道的入口端内径大于出口端内径，且所述气流进道的出口端内径与所述分割腔的管径相同。

可选地，所述气流进道由入口端到出口端内径逐渐减小。

可选地，所述气流进道为锥形管道。

可选地，所述发电装置还包括扩散腔，所述扩散腔入口与所述反应腔出口连通，所述导电电极设置在所述扩散腔出口；所述扩散腔入口端内径小于所述扩散腔出口端内径，用于扩大所述带电气-液两相流与所述导电电极的接触面积。

可选地，所述待反应溶液为二次水、去离子水、自来水、河水、湖水、海水或NaCl溶液中的任意一种。

可选地，所述反应腔内壁为摩擦负电性材料。

可选地，所述气流流速大于10m/s。

可选地，所述导电电极为导电耐腐蚀性材料。

对应于前文的发电装置，本发明还提供了一种基于气-液两相流的发电方法，包括以下步骤：

向所述气流进道通入气流，气流的流动使所述分割腔产生负压，在负压的作用下，所述溶液容器中的待反应溶液经所述液体进道进入所述分割腔；