CN211791321U - 一种高效率雨滴摩擦发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效率雨滴摩擦发电机，可用在太阳能电池板上或其他户外利用新能源发电的设备上，在下雨的天气时，利用雨水的摩擦生电储能。该雨滴摩擦发电机包括：用于与雨滴接触摩擦生电的摩擦层，用于传导电流的电极，用于对电极输出的电流进行整流的整流桥，以及用于存储电能的存储单元。本实用新型提供的雨滴摩擦发电机，极大程度的增加了雨滴滑落过程中能量的转换，使得单个雨滴在滑落的过程中，输出功率较单电极成倍增加，倍数与电极数量一致，从而实现了雨滴摩擦发电机的高效率输出。

Description

一种高效率雨滴摩擦发电机

技术领域

本实用新型属于雨滴摩擦发电机领域，具体涉及一种高效率雨滴摩擦发电机。

背景技术

大自然的能量无处不在，太阳能、风能都是可以利用的能量来源。2012年纳米发电机的提出，开辟了将环境中随处存在的微小能源转化和应用的一个新的领域，在此基础上，提出的摩擦发电机特别是雨滴摩擦发电机，使得摩擦起电这一古老的现象展现出新的应用价值和潜力。

现有的雨滴摩擦发电机利用了高分子纳米薄膜和导电元件，分为上下两层，两层材料会有一个接触，雨水滴到上层薄膜上以后，上层薄膜就能通过摩擦产生静电荷，使摩擦层带负电。之后雨滴落在摩擦层上，与摩擦层产生静电感应，使雨滴电荷分布发生改变，靠近摩擦层部分带正电，远离摩擦层部分带负电，从而释放电极上的正电荷，进而产生一个由电极向大地的一个脉冲电流。雨滴滑落摩擦发电机，雨滴与摩擦层静电感应结束，摩擦层电荷重新吸引电极电荷，产生一个从大地向摩擦层的一个脉冲电流。这样，雨滴落到和脱离摩擦层过程中，产生两个方向相反的脉冲电流通过整流，实现直流的输出。为了改善脉冲电流不稳定的情况，针对雨滴摩擦生电不稳定的情况，先把电收集到一个储能单元中进行暂时的存储，再从储能单元中导出形成直流稳压的电流。

但是，现有雨滴摩擦发电机对雨滴机械能的利用率较低，输出功率有限，给雨滴摩擦发电机的推广产生一定的不利影响。

实用新型内容

针对上述现有雨滴摩擦发电机存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种高效率输出的雨滴摩擦发电机。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种高效率雨滴摩擦发电机，包括：

摩擦层，所述整个摩擦层与雨滴落下的方向之间呈一定角度，摩擦层的正面与雨滴接触，摩擦层的正面为超疏水表面；

至少两个电极，所述电极从上往下依次间隙设置在摩擦层的背面；

以及与电极数量对应的整流桥，整流桥的输入端一端与对应的电极连接，另一端连接至等电位；

储能单元，上述所有整流桥的输出端并联连接在储能单元的两端。

所述单个电极的宽度大于雨滴的直径。

所述电极材料为金属或者氧化物导体。

所述摩擦层材料为聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺中的一种。

所述储能单元为储能电容。

所述摩擦层与雨滴落下的方向之间的角度为45度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的雨滴摩擦发电机，使得每个雨滴与条纹状摩擦层分别作用，雨滴在摩擦层上滑落的过程中，依次滑落到每个电极处时，都会产生一次脉冲电流，极大程度的增加了雨滴滑落过程中能量的转换，使得单个雨滴在滑落的过程中，输出功率较单电极成倍增加，倍数与电极数量一致，从而实现了雨滴摩擦发电机的高效率输出。

附图说明

图1是雨滴摩擦发电机的结构示意图。

图2是雨滴摩擦发电机及输出电路的示意图。

图3是雨滴摩擦发电机单电极的工作原理图。

图中，1是摩擦层，2是电极，3是整流桥，4是储能单元，5是雨滴。

具体实施方式

如图1～2所示，一种高效率雨滴摩擦发电机，可用在太阳能电池板上或其他户外利用新能源发电的设备上，在下雨的天气时，利用雨水的摩擦生电储能。该雨滴摩擦发电机包括：用于与雨滴5接触摩擦生电的摩擦层1，用于传导电流的电极2，用于对电极2输出的电流进行整流的整流桥3，以及用于存储电能的存储单元4。

摩擦层1为一整个的摩擦层，整个摩擦层1与雨滴5落下的方向之间呈一定角度，摩擦层1的正面为超疏水表面，摩擦层1的正面与雨滴5接触。超疏水表面对雨滴的粘滞力很小，雨滴在摩擦层的超疏水表面上很容易滑落。超疏水来源于“荷叶效应”，水滴在表面呈球状，接触角大于150度，显微镜下超疏水材料的表面结构很粗糙，在制作超疏水材料时，同样需要把材料制作成表面粗糙的结构，能够制作成表面粗糙结构的材料都可以作为超疏水材料。

摩擦层1材料为聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺中的一种，由其中的一种材料制备成具备超疏水表面的摩擦层。

优选的，摩擦层1与雨滴5落下的方向之间的角度为45度，该角度能够更好的使雨滴5顺利滑落，又不至于滑落速度过快。

电极2的数量和雨滴摩擦发电机的输出功率正相关，电极2的材料为金属或者氧化物导体，电极2从上往下依次间隙设置在摩擦层1的背面；电极2的宽度大于雨滴5的直径，使得每个雨滴5可以完全与单个电极作用，雨滴5在接触到该电极范围内的摩擦层时，产生完整的脉冲电流。

整流桥3与电极2的数量对应，对电极2输出的交流电进行整流，整流桥3的输入端一端与对应的电极2连接，另一端连接至等电位，等电位为接地；所有整流桥3的输入端并联连接在储能单元4的两端，储能单元4为储能电容。

依照上述连接方式设置本实用新型的雨滴摩擦发电机，其中，以四组电极2为例。

如图3所示，雨滴摩擦发电机是由雨滴5和摩擦层1摩擦，使摩擦层1带负电，摩擦层1接触的电极2感应带正电，雨滴5在电极2宽度范围内的摩擦层1上滑落的过程中，雨滴5与摩擦层1作用相互感应电荷，使电极2释放电荷，直至雨滴5滑落出该电极2宽度范围内的摩擦层1，感应电荷重新流向电极2，在这个过程中，摩擦层1、电极2产生交流电，交流电由封闭的回路以及整流桥3传输至储能单元4进行储能，之后通过储能单元4对外输出。

雨滴5在滑落的过程中，总共经历四组电极2，可以产生四次交流电，对储能单元4储能四次，较单电极的摩擦发电机，输出功率成倍增加，从而实现了高效率输出。

以上所述，仅是本实用新型的优选实施方式，并不是对本实用新型技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，在本实用新型技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高效率雨滴摩擦发电机，其特征在于，包括：

摩擦层，整个所述摩擦层与雨滴落下的方向之间呈一定角度，摩擦层的正面与雨滴接触，摩擦层的正面为超疏水表面；

至少两个电极，所述电极从上往下依次间隙设置在摩擦层的背面；

以及与电极数量对应的整流桥，整流桥的输入端一端与对应的电极连接，另一端连接至等电位；

储能单元，上述所有整流桥的输出端并联连接在储能单元的两端；

单个所述电极的宽度大于雨滴的直径；

所述摩擦层与雨滴落下的方向之间的角度为45度。

2.根据权利要求1所述的高效率雨滴摩擦发电机，其特征在于，所述电极材料为金属或者氧化物导体。

3.根据权利要求1所述的高效率雨滴摩擦发电机，其特征在于，所述摩擦层材料为聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰亚胺中的一种。

4.根据权利要求1所述的高效率雨滴摩擦发电机，其特征在于，所述储能单元为储能电容。

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