[发明专利]一种基于肖特基直流摩擦纳米发电机的风能收集装置

说明书

本发明涉及一种基于肖特基直流摩擦纳米发电机的风能收集装置，包括风杯、转轴、肖特基直流摩擦纳米发电机和导电滑环；风杯与转轴连接并且在风力作用下带动所述转轴进行转动；肖特基直流摩擦纳米发电机中，第二电极层与设置在第一电极层上的PEDOT：PSS薄膜相对设置；第一摩擦单元与转轴连接，当转轴转动时，第一摩擦单元相对于第二摩擦单元旋转滑动；导电滑环设置于转轴上，用于将所述肖特基直流摩擦纳米发电机产生的电流导出。本发明首次提出了一种基于动态肖特基异质结摩擦纳米发电机的风能收集装置，可以在4m/s以上风速的条件下将风能转化为连续的直流电，并且其对风速敏感，可以应用于自供电风速传感器。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种基于肖特基直流摩擦纳米发电机的风能收集装置。

背景技术

随着物联网和分布式传感器等领域的发展，对能量供给设备提出了新的要求，传统的电池由于能量有限，不能满足可持续供电的要求，因此，发展新的能量收集技术极其关键。摩擦纳米发电机作为一种新兴的能量收集技术，人们基于摩擦纳米发电机设计了很多能量收集装置，可以用于收集自然中的各种机械能，例如潮汐能，波浪能，风能等。自2012年以来，基于摩擦带电和静电感应效应的摩擦纳米发电机(TENG)已成为转换各种机械能的有效方法，例如人类步行、风能、水能等转化为电能。此外，TENG已用于制造各种自供电传感器，例如位移传感器，加速度传感器等等。

然而，以往的摩擦纳米发电机基于接触起电和静电感应的原理，其输出是脉冲交流电，必须经过整流和处理才能给用电器供电，这明显限制了基于摩擦纳米发电机的能量收集装置的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于肖特基直流摩擦纳米发电机的风能收集装置，该装置可以将风能转化为连续的直流电，并且其对风速敏感，可以应用于自供电风速传感器。

为此，第一方面，本发明提供一种风能收集装置，所述风能收集装置包括风杯、转轴、肖特基直流摩擦纳米发电机和导电滑环；

所述风杯与所述转轴连接，所述风杯在风力作用下带动所述转轴进行转动；

所述肖特基直流摩擦纳米发电机包括第一摩擦单元和第二摩擦单元，所述第一摩擦单元包括设置在第一电极层上的PEDOT：PSS薄膜；所述第二摩擦单元包括第二电极层；所述PEDOT：PSS薄膜与所述第二电极层相对接触设置；所述第一摩擦单元与所述转轴连接，当所述转轴转动时，所述第一摩擦单元相对于所述第二摩擦单元旋转滑动；

所述导电滑环设置于所述转轴上，所述导电滑环用于将所述肖特基直流摩擦纳米发电机产生的电流导出。

进一步，所述转轴为电导体，所述导电滑环的内导线连接于所述转轴上，所述导电滑环的外导线连接至外部用电器件；所述第二摩擦单元经导线连接至所述外部用电器件。

进一步，所述风能收集装置还包括支撑架，所述支撑架包括第一支撑部件和第二支撑部件，所述第一支撑部件用于支撑所述转轴，所述第二支撑部件用于支撑所述第二摩擦单元。

进一步，所述风杯的数量为2-5个；例如2个、3个、4个、5个等。

根据本发明的技术方案，可根据实际需要选择摩擦单元的面积。在一些实施方式中，所述第一摩擦单元和所述第二摩擦单元的面积为1-10cm²，例如1cm²、1.5cm²、2cm²、2.5cm²、3cm²、4cm²、5cm²、6cm²、7cm²、8cm²、9cm²、10cm²等。

进一步，所述第一摩擦单元和所述第二摩擦单元的接触面上具有润滑油。