CN105797861A - 一种基于摩擦发电机的空气净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于摩擦发电机的空气净化系统。该空气净化系统包括：摩擦发电机，用于产生交流电信号；整流电路，将摩擦发电机输出的所述交流电信号转化为直流电信号；以及空气净化极板组，每个空气净化极板组包括多个空气净化极板，多个空气净化极板中的部分空气净化极板的第一端电连接至整流电路的正极输出，多个空气净化极板中的其他空气净化极板的第一端电连接至整流电路的负极输出。应用本发明可解决现有空气净化技术对外来电源的依赖，可大大降低空气净化的成本并且提高布置空气净化设备的独立性，本发明公开的空气净化系统还可实现室外大规模24小时全自动空气净化。

Description

一种基于摩擦发电机的空气净化系统

技术领域

本发明涉及空气污染物处理领域，具体地，涉及一种基于摩擦发电机的空气净化系统。

背景技术

空气中的污染物严重危害人体健康和大气环境，已在现代社会引起高度关注。各种空气污染物处理手段是目前的热门研究领域。

静电除尘是一种普及性的技术，广泛应用于各个工业技术领域和家居除尘。现有设备的静电除尘原理是利用高压直流电场使含尘空气电离以产生大量电子和离子，粉尘颗粒遇到该电子或离子后变成荷电颗粒，在电场作用下向两极移动，从而达到除尘的目的。但是，一方面，静电除尘采用高压电晕放电技术，所需电压高达几十千伏，容易产生氮氧化物和臭氧等污染气体；另一方面，现有的静电除尘设备对外加电源具有依赖性，大规模除尘能耗高。此外，静电除尘对一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物等还原性小分子污染气体不起作用。

电化学氧化技术能够去除污染气体中的还原性小分子气体，但同样需要消耗大量的外加能源。其他的空气净化技术如负离子空气净化技术、臭氧空气净化技术、吸附剂空气净化技术、脉冲电子束空气净化技术、电催化空气净化技术等基本都需依赖外加能源。因此目前大多数空气净化方法普遍存在着高耗能和高成本的缺点，难以用于空气污染的大规模处理。

此外，受制于能源消耗和高成本，多数空气净化装置只能被固定于室内，并且仅适用于小规模的空气净化，而难以应用于室外进行大规模的空气净化的系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过利用摩擦发电来为空气净化设备提供能源的空气净化系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于摩擦发电机的空气净化系统，所述空气净化系统包括：摩擦发电机，用于产生交流电信号；整流电路，将所述摩擦发电机输出的所述交流电信号转化为直流电信号；以及空气净化极板组，每个所述空气净化极板组包括多个空气净化极板，所述多个空气净化极板中的部分空气净化极板的第一端电连接至所述整流电路的正极输出，所述多个空气净化极板中的其他空气净化极板的第一端电连接至所述整流电路的负极输出。

优选地，同一所述空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板和连接至所述负极输出的所述空气净化极板平行正对放置。

优选地，同一所述空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板和连接至所述负极输出的所述空气净化极板之间的距离为0.1m～10m。

优选地，同一所述空气净化极板组间还设置有附加的空气净化极板，在该空气净化极板组产生的静电场作用下附加的所述空气净化极板的表面产生感应电荷。

优选地，位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板被设置为与该空气净化极板组平行。

优选地，位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板中的一者或多者通过导线相连接，和/或位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板中的一者或多者电连接至该空气净化极板组所包括的所述空气净化极板中的一者。

优选地，其中所述空气净化极板位于屋顶、墙壁上、地面上或地面下。

优选地，同一空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板的第二端和连接至所述负极输出的所述空气净化极板的第二端之间通过导电液体或者电阻电连接。

优选地，所述空气净化极板的第二端和所述导电液体或者所述电阻间具有开关，所述开关控制该空气净化极板的第二端与所述导电液体或者所述电阻间电导通或断开。

优选地，所述空气净化极板的作用面上具有用于加快电化学氧化反应的催化活性物质(也称为催化剂)。

优选地，所述导电液体为食盐水、氯化钠溶液、氯化钾溶液、湖泊水、河流水。

优选地，所述导电液体为饱和食盐水或饱和氯化钠溶液。

优选地，所述空气净化极板的作用面为二维平面或者三维面。

优选地，所述空气净化极板的结构为网状、刷状、蜂窝状或蛇形螺旋状等。。

优选地，所述空气净化极板中的一者或多者的作用面上具有不平坦结构。

优选地，所述不平坦结构选自下面一种或多种的组合：纳米颗粒、纳米线和纳米棒。

优选地，所述空气净化极板由金属或合金制成。

优选地，所述摩擦发电机为风能摩擦发电单元，或者所述摩擦发电机由多个串联和/或并联连接的风能摩擦发电单元组成。

优选地，所述风能摩擦发电单元为旋转式摩擦发电单元或薄膜式摩擦发电单元。

优选地，所述旋转式摩擦发电单元包括：旋转轴；第一部件，包括以所述旋转轴为中心呈放射状扇形排列的若干第一摩擦件；第二部件，与所述第一部件同轴并且位于所述第一部件下方，所述第二部件包括第二摩擦件、第一电极和第二电极，其中，所述第二摩擦件由得失电子能力与所述第一摩擦件的构成材料不同的绝缘材料制成，用于输出电信号的所述第一电极和所述第二电极固定于所述第二摩擦件下方，所述第一电极和所述第二电极以所述旋转轴为中心呈放射状扇形交错排列并且彼此互不接触，所有所述第一电极的内侧彼此电连接，所有所述第二电极的外侧彼此电连接；风能利用装置，利用风能驱动所述旋转轴旋转，使得所述第一部件中的所述第一摩擦件的下表面和所述第二部件中的所述第二摩擦件的上表面通过相对旋转发生滑动摩擦。

优选地，所述第一摩擦件的下表面和/或所述第二摩擦件的上表面具有纳米结构。

优选地，所述第一电极和所述第二电极中的一者是定子，另一者是转子。

下列中的任意一者可以是任意尺寸的扇形：第一电极、第二电极和第一摩擦件以及相邻第一摩擦件间的间隔。优选地，为使输出电信号达到最大值，所述第一电极中每一者、所述第二电极中每一者的、所述第一摩擦件中每一者以及相邻所述第一摩擦件间的间隔的尺寸彼此相同或相近。

优选地，所述薄膜式摩擦发电单元包括两端固定并且依次排列的摩擦薄膜层、第一电极层、绝缘隔离层和第二电极层，所述摩擦薄膜层和所述绝缘隔离层由绝缘材料制成，所述绝缘隔离层用于防止所述第一电极和所述第二电极短路，在风能驱动下，所述摩擦薄膜层和所述第一电极层发生接触/分离和/或相对摩擦，并通过所述第一电极层和所述第二电极层输出所述交流电信号。

优选地，所述摩擦薄膜层和/或所述第一电极层的彼此接触的表面上具有纳米结构。

通过上述技术方案，将摩擦发电机和静电吸附除尘技术相结合，将自然界中的风能转化为电能，以此来驱动空气净化设备工作，从而解决现有空气净化技术对外来电源的依赖，可大大降低空气净化的成本并且提高布置空气净化设备的独立性，使得本发明可实现室外大规模24小时全自动空气净化。进一步地，本发明不仅能去除粉尘颗粒(包括雾霾气溶胶)，还可通过电化学氧化去除还原性的污染小分子气体。并且相对于现有高压电静电除尘技术，本发明使用的电压较低，不会引起电晕放电，从而避免了氮氧化物、臭氧等污染气体的产生。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。贯穿附图，相同的附图标记表示相同或相近的部件。在附图中：

图1是根据本发明第一实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的示意图。

图2是根据本发明第一实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的另一示意图。

图3是根据本发明第二实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的示意图。

图4a示出了根据本发明一个优选实施方式的旋转式风能摩擦发电单元的外观示意图；

图4b示出了图4a所示的旋转式风能摩擦发电单元中第一部件下表面的平面示意图；

图4c示出了沿图4b中虚线切割后A-A’线处的侧视剖面图；

图4d示出了图4a所示的旋转式风能摩擦发电单元中第二部件的电极平面的示意图；

图4e示出了沿图4d中虚线切割后B-B’线处的侧视剖面示意图；

图5示出了图4a～4e所示的旋转式风能摩擦发电单元的发电原理示意图。

图6示出了根据本发明另一优选实施方式的薄膜式风能摩擦发电单元的结构示意图。

附图标记说明

1、摩擦发电机3、整流电路

4、空气净化极板组5、导电液体

6、开关

11、旋转轴12、第一部件

13、第二部件14、风能利用装置

41～44、空气净化极板15、旋转式摩擦发电设备

121、第一摩擦件122、间隔

123、上基底131、第二摩擦件

132、第一电极133、第二电极

134、槽状间隔135、下基底

601、摩擦薄膜层602、第一电极层

603、绝缘隔离层604、第二电极层

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”均指附图中的方向；“作用面”指空气净化极板上用于实现静电吸附或电化学氧化目的的表面。

图1是根据本发明第一实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的示意图。如图1所示，摩擦发电机1用于产生交流电信号。整流电路3(例如桥式整流器)可将摩擦发电机1输出的交流电信号转化为所需要的直流电信号。空气净化极板组4包括空气净化极板41和42。空气净化极板41电连接至整流电路3的正极输出，空气净化极板42电连接至整流电路3的负极输出，从而在空间形成静电场。

以下对本发明中静电吸附的原理进行介绍。粉尘颗粒包括雾霾气溶胶等，雾霾气溶胶为漂浮在空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子组成的气溶胶系统。当空气中的粉尘颗粒与空气中的气体离子发生碰撞或者与介质发生摩擦时，粉尘颗粒可带正电或者负电。摩擦发电机产生的电信号经整流电路后施加至空气净化极板组，在空间形成电场。该电场会驱使上述空气中带有正负电荷的粉尘颗粒向空气净化极板移动并被吸附，从而除去空气中的雾霾气溶胶等粉尘颗粒。本发明中空气净化极板组中带正电和带负电的极板间的电势差可以在100V～20000V之间，不会引起电晕放电，从而不会产生氮氧化物、臭氧等污染气体。为了简化示意图，图1中仅示出了极板41和42之间的荷电颗粒被吸附的过程，本领域技术人员应当理解，空气净化极板组4外部(例如，空气净化极板组4周围)的荷电颗粒也可以被吸附。

在满足极板41和42互不接触即非短路的条件下，空气净化极板41和42可被任意放置，优选为平行正对放置。当空气净化极板41和42平行正对放置时，优选地，其间的距离可以在0.1m(米)～10m之间，并且其间无阻挡荷电颗粒通过的障碍物。可以理解的是，在确保极板不被击穿的情况下，两极板的距离越近，则在空间产生的静电场的场强越大，对粉尘颗粒的吸附率越高。

图1仅作为示例，不用于限制摩擦发电机的具体结构、整流电路的具体结构以及空气净化极板的具体结构、数量以及相对位置。

图2是根据本发明第一实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的另一示意图。图中，在电连接至整流电路的正极输出的空气净化极板41和电连接至其负极输出的空气净化极板42之间设置有附加的空气净化极板43和44。在空气净化极板41和42构成的空气净化极板组4的静电场的作用下，空气净化极板43和44的表面可产生感应电荷从而带电，进一步提高该空气净化系统的静电除尘效率。

优选地，空气净化极板43和44可以与空气净化极板组41和42平行正对放置。

此外，根据需要，在一些实施方式中可以用导线电连接极板41和44、43和42，或者用导线电连接极板43和44等，但不能直接电连接极板41和42以免引起短路。

根据需要，空气净化极板41、42、43、44的作用面可以是二维平面(例如多边形、圆形、椭圆形、扇形等)或者由这些二维平面构成的三维面，也可以是呈曲面形态的三维面。空气净化极板的结构可以是网状、刷状、蜂窝状或蛇形螺旋状，以增大与空气的接触面积。因为网状制造较为简单，空气净化极板可优选为采用网状结构，网格数目可以为4～400目。

优选地，空气净化极板41、42、43、44中任意一者的部分作用面或全部作用面上可具有不平坦结构。该不平坦结构可以是纳米颗粒、纳米线或者纳米棒等纳米结构或者其任意组合，以增加作用面积。

空气净化极板41、42、43、44可由具有一定机械性能的导电材料制成，其可以是合金或金属(诸如铝、铜、铁、铂、银、金或其合金)，优选为铝，因为铝的成本低，并且可在空气中氧化形成氧化物薄膜以防止进一步的腐蚀。

空气净化极板41、42、43、44可被设置在屋顶、墙壁上或地面上，也可被埋在地面下来处理低空的空气污染物。

图3是根据本发明第二实施方式的基于摩擦发电机的空气净化系统的示意图。该空气净化系统除包括摩擦发电机1、整流电路3和空气净化极板4外，还包括导电液体5。空气净化极板41和42的另一端(即非连接至整流电路的一端)可通过导电液体5电连接，以使整个电路构成闭合回路并避免发生短路。构成闭合回路后，电流能够流过极板41和42，因此可对还原性物质进行电化学氧化，同时液体蒸发时可在空气净化极板41和42表面形成液膜来参与污染气体的电化学氧化反应。导电液体5可以是任意能导电同时能产生水汽的液体，诸如食盐水、氯化钠溶液、氯化钾溶液、湖泊水、河流水等，优选地，可以是具有较好导电性能的饱和食盐水或饱和氯化钠溶液。本实施方式中的空气净化极板41和42可以采用与第一实施方式中相同或类似的空气净化极板。优选地，空气净化极板41和42的作用面可具有能加快电化学氧化反应的催化活性物质(也称为催化剂)，提高还原性物质的反应活性。

本实施方式中，摩擦发电机产生的电信号经整流电路后施加至空气净化极板41和42，使得污染气体中的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等还原性物质发生电化学氧化，从而达到净化空气的目的。

处理一氧化碳时发生以下反应：

阳极：CO+H₂O→CO₂+2H⁺+2e^-；

阴极：

总反应：2CO+O₂→2CO₂；

处理二氧化硫时发生以下反应：

阳极：SO₂+2H₂O→4H⁺+SO₄ ^2-+2e^-；

阴极：

总反应：

处理氮氧化合物时发生以下反应：

阳极：N_xO_y+(3x-y)H₂O→xNO₃ ^-+(6x-2y)H⁺+(5x-2y)e^-；

阴极：

总反应：

处理碳氢化物时发生以下反应：

阳极：C_xH_y+2xH₂O→xCO₂+(4x+y)H⁺+ye^-；

阴极：

总反应：

优选地，如图3所示，为了实现装置的多功能化，可以在空气净化极板41和与导电液体5之间设置开关6，以控制空气净化极板41与导电液体5电导通或断开。如此使得当开关6断开时，回路断开，该空气净化系统可执行静电吸附，以去除污染气体中的雾霾气溶胶等；当开关6导通时，回路连通，该空气净化系统可执行电化学氧化反应，以去除污染气体中的还原性小分子气体。同样，也可以在空气净化极板42与导电液体5之间设置开关6。开关6可以周期性地导通或断开。

需要注意的是，当空气湿度较高(如雾天、雨天或者有露水时)，空气中的水汽足以在空气净化极板表面形成液膜来参与电化学氧化反应，此时可用电阻来代替导电液体导通分别电连接至整流电路的正极输出和负极输出的空气净化极板。

根据本发明的另一实施方式，整流电路可对多个空气净化极板组施加电信号，其中一部分空气净化极板组中连接至正极输出和连接至负极输出的空气净化极板不导通，主要实现通过静电吸附来去除雾霾气溶胶等粉尘颗粒的目的；另一部分空气净化极板组中连接至正极输出和连接至负极输出的空气净化极板可经由导电液体或者电阻(在潮湿环境下)等电导通以构成回路，主要实现通过电化学氧化来去除污染气体中的还原性物质(例如，还原性小分子气体)的目的。

根据本发明的基于摩擦发电机的空气净化系统中，可由单个摩擦发电单元供电，或者由多个摩擦发电单元通过并联和/或串联组成的摩擦发电机来发电。本发明可采用风能摩擦发电单元(例如便于利用风能的旋转式摩擦发电单元、薄膜式摩擦发电单元等)。风能是清洁的低成本能源，进一步地，采用风能摩擦发电单元使得基于本发明的空气净化系统可被布置于室外实现24小时全自动空气净化。

图4a示出了根据本发明一个优选实施方式的旋转式摩擦发电单元的外观示意图。该摩擦发电单元包括风能利用装置14、旋转轴(可包括轴承)11以及旋转式摩擦发电设备15。风能利用装置14可以为风杯或扇叶结构。风杯或扇叶可由质轻、机械性能高并且耐腐蚀的铝合金或聚碳酸酯材料制成，优选为聚碳酸酯风杯。风杯或扇叶的半径范围可以为0.1m～0.5m。每个风能利用装置14可包括2～6个风杯或扇叶。旋转轴11可由铝合金制成。风杯或扇叶在风的驱动下，带动旋转轴11旋转，进而驱动旋转式摩擦发电设备15发电。

本优选实施方式中的旋转式摩擦发电设备15可包括第一部件12和第二部件13，第一部件12和第二部件13能通过相对旋转发生滑动摩擦从而产生电信号。

图4b示出了图4a所示的旋转式风能摩擦发电机中的第一部件12的下表面的平面示意图，图4c示出了沿图4b中虚线切割后A-A’线处的侧视剖面图。如图所示，第一部件12包括以旋转轴11为轴心呈放射状扇形排列的若干第一摩擦件121，相邻第一摩擦件121间具有相应的扇形间隔122。如图4b所示的实施方式，第一摩擦件121的内侧和/或外侧可彼此连通，根据本发明的其他实施方式，第一摩擦件121的内侧和/或外侧也可以不连通。还可以在第一摩擦件121上方设置上基底123。

图4d示出了图4a所示的旋转式风能摩擦发电机中的第二部件13的电极平面示意图，图4e示出了沿图4d中虚线切割后B-B’线处的侧视剖面示意图。如图所示，第二部件13包括第二摩擦件131、固定于第二摩擦件131下方的第一电极132和第二电极133。第二摩擦件131由绝缘材料制成，其得失电子的能力不同于构成第一摩擦件121的材料。第一电极132和第二电极133以旋转轴11为轴心呈放射状扇形交错排列并且彼此互不接触，第一电极132和第二电极133可通过槽状间隔134或绝缘介质被隔开。所有第一电极132的内侧彼此电连接，所有第二电极133的外侧彼此电连接，以便于输出电信号。还可以在电极层(包括第一电极132和第二电极133)下方设置下基底135。

第一摩擦件121和电极132、133的内侧指接近轴心的一侧，对应地，第一摩擦件121和电极132、133的外侧指远离轴心的一侧。

第一摩擦件121可由失电子能力强的材料制成，优选为铜等金属。第一摩擦件121还可以由诸如ITO导电薄膜、旋涂导电高分子薄膜、导电碳纳米管薄膜等制成。

第二摩擦件131可由高分子绝缘材料制成，优选为聚四氟乙烯。第二摩擦件131还可以由聚二烯丙基邻苯二甲酸酯、聚酰亚胺等耐高温材料制成。

第一电极和第二电极均由金属材料制成，优选为铜。

优选地，第一摩擦件121和第二摩擦件131相互接触的表面上可具有纳米颗粒、纳米线或纳米棒等纳米结构。优选地，该纳米结构由聚四氟乙烯制成。

本实施方式中，第一部件12可以为转子，第二部件13可以为定子，或者第一部件12可以为定子，第二部件13可以为转子。

可任意设置第一电极132、第二电极133、第一摩擦件121和间隔122的尺寸。优选地，为了得到尽可能大的输出电信号，第一电极132中每一者、第二电极133中每一者、第一摩擦件121中每一者以及间隔122中每一者的尺寸彼此相同或相近。例如，第一电极132、第二电极133、第一摩擦件121以及相邻第一摩擦件121间的间隔122可都被设置为角度为1°的扇形。

在图4a-4e所示的摩擦发电机中，风能利用装置14可利用风能驱动旋转轴11转动，进而带动第一部件12的第一摩擦件121的下表面和第二部件13的绝缘摩擦层131的上表面通过相对旋转发生滑动摩擦，以影响第一电极和第二电极的电势，从而输出电信号。

根据需要，可以设置第一部件12为转子并且第二部件13为定子，或者第一部件12为定子并且第二部件13为转子。

图5示出了图4a～4e所示的旋转式摩擦发电机的发电原理示意图。在该摩擦发电机工作时，第一摩擦件121的下表面和第二摩擦件131的上表面通过相对旋转发生滑动摩擦，即若干第一摩擦件121的下表面分别与接触第一电极132和第二电极133的绝缘摩擦层131的相应上表面交替接触和分离。

在这个过程中，第一摩擦件121和第二摩擦件131相互接触的表面具有了极性相反的电荷。这些电荷可在二者的接触面上保持，并且在一定时间内几乎不会发生流动或者衰减。在相对转动中，第二摩擦件131相对于第一电极132和第二电极133保持静止，第一摩擦件121交替接近/远离第一电极132和第二电极133，从而反复改变两个电极层间的电势差，从而产生电信号。

图6示出了根据本发明另一优选实施方式的风能摩擦发电机的结构示意图。如图所示，该风能摩擦发电机依次包括摩擦薄膜层601、第一电极层602、绝缘隔离层603和第二电极层604。其形状可以为四边形，例如优选为矩形。这四层的至少一端固定(例如，用粘性物质固定)在一起，以及至少一端可固定于固定杆(例如U型装置的入口)上。摩擦薄膜层601可以由绝缘材料(诸如聚全氟乙丙烯、聚酰亚胺等柔性绝缘材料)制成，优选为聚酰亚胺；第一电极层602和第二电极层604由导电材料制成，优选地，第一电极层602和第二电极层604为铝金属薄膜；绝缘隔离层603由绝缘材料(例如柔性绝缘材料)制成，以防止第一电极层602和第二电极层604之间短路，优选地，绝缘隔离层603为光刻胶柔性绝缘薄膜。第一电极层602和第二电极层604可以被镀在绝缘隔离层603的两侧。在本实施方式中，第一电极层602既作为电极也作为摩擦层。在风吹动下，摩擦薄膜层601和第一电极层602间彼此接触/分离和/或发生相对摩擦，产生电信号。

可以在摩擦薄膜层601和第一电极层602的接触面上设置能增加其接触和/或摩擦面积的纳米结构，该纳米结构可选择下面一种或多种的组合：纳米颗粒、纳米线或者纳米棒。

优选地，可串联连接多个摩擦发电单元(例如，如图4a～4e所示和/或如图6所示的摩擦发电单元)，为空气净化系统提供100V～20000V的电压信号；或者可并联多个摩擦发电机(例如，如图4a～4e所示和/或如图6所示的摩擦发电机)，为空气净化系统提供1mA～3A的电流信号。可根据需要，通过多个摩擦发电单元的任意并联和/或串联形式，组成应用于该空气净化系统的摩擦发电机。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (25)

1.一种基于摩擦发电机的空气净化系统，所述空气净化系统包括：

摩擦发电机，用于产生交流电信号；

整流电路，将所述摩擦发电机输出的所述交流电信号转化为直流电信号；以及

空气净化极板组，每个所述空气净化极板组包括多个空气净化极板，所述多个空气净化极板中的部分空气净化极板的第一端电连接至所述整流电路的正极输出，所述多个空气净化极板中的其他空气净化极板的第一端电连接至所述整流电路的负极输出。

2.根据权利要求1所述的空气净化系统，其中，同一所述空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板和连接至所述负极输出的所述空气净化极板平行正对放置。

3.根据权利要求1或2所述的空气净化系统，其中，同一所述空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板和连接至所述负极输出的所述空气净化极板之间的距离为0.1m～10m。

4.根据权利要求1-3任一项所述的空气净化系统，其中，同一所述空气净化极板组间还设置有附加的空气净化极板，在该空气净化极板组产生的静电场作用下附加的所述空气净化极板的表面产生感应电荷。

5.根据权利要求4所述的空气净化系统，其中，位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板被设置为与该空气净化极板组平行。

6.根据权利要求4或5所述的空气净化系统，其中，位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板中的一者或多者通过导线相连接，和/或位于所述空气净化极板组间的附加的所述空气净化极板中的一者或多者电连接至该空气净化极板组所包括的所述空气净化极板中的一者。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板位于屋顶、墙壁上、地面上或地面下。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的空气净化系统，其中，同一空气净化极板组中连接至所述正极输出的所述空气净化极板的第二端和连接至所述负极输出的所述空气净化极板的第二端之间通过导电液体或者电阻电连接。

9.根据权利要求8所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板的第二端和所述导电液体或者所述电阻间具有开关，所述开关控制该空气净化极板的第二端与所述导电液体或者所述电阻间电导通或断开。

10.根据权利要求8或9所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板的作用面上具有用于加快电化学氧化反应的催化活性物质。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的空气净化系统，其中，所述导电液体为食盐水、氯化钠溶液、氯化钾溶液、湖泊水、河流水。

12.根据权利要求11所述的空气净化系统，其中所述导电液体为饱和食盐水或饱和氯化钠溶液。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板的作用面为二维平面或者三维面。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板的结构为网状、刷状、蜂窝状或蛇形螺旋状。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的空气净化系统，其中，所述空气净化极板中的一者或多者的作用面上具有不平坦结构。

16.根据权利要求15所述的空气净化系统，其中所述不平坦结构选自下面一种或多种的组合：纳米颗粒、纳米线和纳米棒。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的空气净化系统，其中所述空气净化极板由金属或合金制成。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的空气净化系统，其中所述摩擦发电机为风能摩擦发电单元，或者所述摩擦发电机由多个串联和/或并联连接的风能摩擦发电单元组成。

19.根据权利要求18所述的空气净化系统，其中，所述风能摩擦发电单元为旋转式摩擦发电单元或薄膜式摩擦发电单元。

20.根据权利要求19所述的空气净化系统，其中，所述旋转式摩擦发电单元包括：

旋转轴；

第一部件，包括以所述旋转轴为中心呈放射状扇形排列的若干第一摩擦件；

第二部件，与所述第一部件同轴并且位于所述第一部件下方，所述第二部件包括第二摩擦件、第一电极和第二电极，其中，所述第二摩擦件由得失电子能力与所述第一摩擦件的构成材料不同的绝缘材料制成，用于输出电信号的所述第一电极和所述第二电极固定于所述第二摩擦件下方，所述第一电极和所述第二电极以所述旋转轴为中心呈放射状扇形交错排列并且彼此互不接触，所有所述第一电极的内侧彼此电连接，所有所述第二电极的外侧彼此电连接；

风能利用装置，利用风能驱动所述旋转轴旋转，使得所述第一部件中的所述第一摩擦件的下表面和所述第二部件中的所述第二摩擦件的上表面通过相对旋转发生滑动摩擦。

21.根据权利要求20所述的空气净化系统，其中，所述第一摩擦件的下表面和/或所述第二摩擦件的上表面具有纳米结构。

22.根据权利要求20或21所述的空气净化系统，其中，所述第一部件和所述第二部件中的一者是定子，另一者是转子。

23.根据权利要求20-22中任一项所述的空气净化系统，其中，所述第一电极中每一者、所述第二电极中每一者、所述第一摩擦件中每一者以及相邻所述第一摩擦件间的间隔的尺寸彼此相同或相近。

24.根据权利要求19所述的空气净化系统，其中，所述薄膜式摩擦发电单元包括至少一端固定在一起并且依次排列的摩擦薄膜层、第一电极层、绝缘隔离层和第二电极层，所述摩擦薄膜层和所述绝缘隔离层由绝缘材料制成，所述绝缘隔离层用于防止所述第一电极和所述第二电极短路，在风能驱动下，所述摩擦薄膜层和所述第一电极层发生接触/分离和/或相对摩擦，并通过所述第一电极层和所述第二电极层输出所述交流电信号。

25.根据权利要求24所述的空气净化系统，其中，所述摩擦薄膜层和/或所述第一电极层的彼此接触的表面上具有纳米结构。