KR20160143219A - Triboelectric energy generator using hybrid type electrolyte - Google Patents

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KR20160143219A
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김성수
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김상현
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    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N1/04—Friction generators

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

The present invention relates to a triboelectric energy generation device using a hybrid type electrolyte, and more particularly, to an energy generation device using a hybrid structure with an electrolyte and a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material with a high dielectric constant, or a magnetic material. The triboelectric energy generation device according to the present invention improves an output in a current side in comparison with an existing energy generation device using an electrolyte. Particularly, the triboelectric energy generation device improves the output through the hybrid structure with new materials (a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material with a high dielectric constant, and a magnetic material), and also controls the size of energy generated according to a mixing ratio thereof.

Description

하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자{TRIBOELECTRIC ENERGY GENERATOR USING HYBRID TYPE ELECTROLYTE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte,

본 발명은 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰 전기 에너지 발전 소자에 관한 것으로서, 구체적으로 전해질과 압전 혹은 강유전 혹은 높은 유전상수를 갖는 물질 또는 자성 물질과의 복합 구조를 이용한 에너지 발전 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a triboelectric energy generating device using an electrolyte of a hybrid type, and more particularly, to an energy generating device using a composite structure of an electrolyte and a material having a piezoelectric or ferroelectricity or a high dielectric constant or a magnetic material.

마찰에 의한 마찰전기 에너지 발전 소자는 기존의 태양전지, 풍력, 연료전지 등과 같은 친환경 에너지와 달리 주변에 존재하는 미세진동이나 인간의 움직임으로부터 발생된 소모성의 기계적 에너지를 전기에너지로 무한히 추출할 수 있는 새로운 개념의 친환경 에너지 발전 소자라 할 수 있다. Friction Electric Energy Generating Device by Friction Unlike eco-friendly energy such as conventional solar cell, wind power, fuel cell, etc., it is possible to infinitely extract the mechanical energy of consuming generated from the surrounding micro vibrations or human movements It is a new concept of eco-friendly energy generation.

이러한 마찰전기 특성을 이용한 에너지 변환 방식은 변환 효율이 크고 소형 및 경량화가 가능하며 나노기술과의 융합을 통하여 획기적인 기술 도약을 이끌 새로운 기술로 파급효과가 큰 기술로 평가받고 있는 실정이다. 마찰에 의해 발생하는 정전기 현상을 이용하여 에너지를 수확하는 마찰전기 에너지 발전 소자는 두 물질이 접촉했을 때와 떨어졌을 때 발생하는 정전기에 의한 대전(帶電) 차이로 에너지가 발생한다.The energy conversion method using the triboelectric characteristics is a new technology that can lead to a breakthrough of technology through convergence with nanotechnology that can be made compact and lightweight with high conversion efficiency, and has been evaluated as a technology having a large ripple effect. The triboelectric energy generating device that harvests energy using the electrostatic phenomenon caused by the friction generates energy due to the difference in charge caused by the static electricity generated when the two materials are in contact with each other and when they are dropped.

최근 마찰전기 에너지 발전 소자에 대한 관심이 증가하고 있지만, 발생하는 마찰전기의 특성은 마찰전기 시리즈 상에서 선택된 마찰물질에 의하여 특정되는 한계가 있다. 즉 선택된 마찰물질을 다른 마찰물질로 변경하지 않는 한 마찰물질에 대전될 수 있는 전하의 양에 한계가 있기 때문에 발생할 수 있는 마찰전기 에너지의 크기를 증가시키기 어렵다는 문제점이 있다. While interest in triboelectric energy generating devices has recently increased, the characteristics of the triboelectricity generated are limited by the friction material selected on the triboelectric series. That is, unless the selected friction material is changed to another friction material, there is a problem that it is difficult to increase the magnitude of the frictional electric energy that can be generated because there is a limit to the amount of charge that can be charged to the friction material.

본 출원인이 기존에 출원한 특허출원 제 10-2015-0029584호(2015.03.03 출원일)의 경우 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자를 청구하고 있으며, 이러한 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 경우 마찰전기 대전 위치의 조절을 통해 전압의 측면에서 에너지 발전 소자의 특성 조절이 가능하였으나, 전류의 측면에서는 움직이는 전자의 개수 및 이의 발생하는 근원의 한계가 존재하였다. In the case of the previously filed patent application No. 10-2015-0029584 (filed on May 3, 2013), the present applicant claims a triboelectric energy generating element using an electrolyte. In the case of a triboelectric energy generating element using such an electrolyte, The characteristics of the energy generating device could be controlled in terms of voltage by adjusting the charge position. However, in terms of the current, there were limitations on the number of moving electrons and the origin of the electrons.

본 발명의 발명자는 종래 기술에서 언급한 전해질을 이용한 마찰 전기 에너지 발전 소자의 문제점을 개선하기 위하여 전해질에 새로운 물질을 부가하여 이용함으로써 더 큰 에너지를 발생할 수 있고, 발생되는 에너지의 크기를 제어할 수 있는 마찰전기 에너지 발전 소자를 제공하고자 한다.The inventor of the present invention has found that, in order to solve the problems of the triboelectric energy generating device using the electrolyte mentioned in the prior art, it is possible to generate a larger energy by adding a new substance to the electrolyte and to control the size of the generated energy Triboelectric energy generating device.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자는, 하부 전극; 상기 하부 전극 상의 하이브리드 물질층; 및 상기 하이브리드 물질층 위에 위치하며 상기 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 마찰 대전체층을 포함하고, 상기 하이브리드 물질층은, 폴리머 물질; 전해질; 및 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 마찰 대전체층이 상기 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생된다.A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention includes: a lower electrode; A hybrid material layer on the lower electrode; And a triboelectrifiable layer overlying the hybrid material layer and capable of repeating contact and noncontact states with the hybrid material layer, wherein the hybrid material layer comprises a polymer material; Electrolyte; And at least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material, wherein triboelectricity is generated when the triboelectrification layer is in contact with the hybrid material layer and is in a noncontact state.

상기 마찰 대전체층 상의 상부 전극을 추가로 포함할 수 있다.And an upper electrode on the triboelectrification layer.

상기 폴리머 물질은 폴리비닐알코올(polyvinyl achol, PVA), 폴리산화에틸렌(polyethylene oxide, PEO), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide, PPO), 폴리에스터(polyester), 폴리아민(polyamine) 및 폴리설파이드(polysulfide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전해질은 염화나트륨(NaCl), 수산화나트륨(NaOH), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 질화은(AgNO3), 염화칼륨(KCl), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 염화칼슘(CaCl2), 염화바륨(BaCl2), 브롬화칼륨(KBR), 탄산수소칼슘(CaHCO3), 요오드화칼륨(KI), 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다.The polymer material may be selected from the group consisting of polyvinyl achol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyphenylene oxide (PPO), polyester, polyamine, and polysulfide ) is at least one selected from the group consisting of, wherein the electrolyte is sodium chloride (NaCl), sodium hydroxide (NaOH), sodium bicarbonate (NaHCO 3), jilhwaeun (AgNO 3), potassium chloride (KCl), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), Sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium hydroxide (KOH), calcium chloride (CaCl 2 ), barium chloride (BaCl 2 ), potassium bromide (KBR), calcium hydrogen carbonate (CaHCO 3 ), potassium iodide (H 3 PO 4 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ).

상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 입자 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질에 분산되어 있을 수 있으며, 또는 단일층 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질층에 배치되어 있을 수 있다. 상기 단일층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD) 방식으로 증착되며, 이러한 단일층은 복수개가 배치될 수도 있다. 상기 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어될 수 있다.At least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material may be dispersed in the electrolyte and the polymer material in the form of particles, or may be disposed in the electrolyte and the polymer material layer in the form of a single layer Can be. The single layer is deposited by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), and a plurality of such single layers may be arranged. The output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and number of the single layer can be controlled.

한편, 상기 하부 전극 및 상기 마찰 대전체 또는 상기 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함하고, 상기 인출부에는 에너지 저장부가 연결되어 있을 수 있다.In addition, the lower electrode and the friction pad may further include lead portions connected to the entire upper electrode or the upper electrode, respectively, and the energy storing portion may be connected to the lead portion.

본 발명의 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자는, 하부 전극; 상기 하부 전극 상의 제 1 하이브리드 물질층; 상기 제 1 하이브리드 물질층 위에 위치하며 상기 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 제 2 하이브리드 물질층; 및 상기 제 2 하이브리드 물질층 상의 상부 전극을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 하이브리드 물질층은, 폴리머 물질; 전해질; 및 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함하며, 상기 제 2 하이브리드 물질층이 상기 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생된다.A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to a further embodiment of the present invention includes: a lower electrode; A first hybrid material layer on the lower electrode; A second hybrid material layer located on the first hybrid material layer and capable of repeating contact and non-contact states with the first hybrid material layer; And an upper electrode on the second hybrid material layer, wherein the first and second hybrid material layers comprise polymer material; Electrolyte; And at least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material, wherein when the second hybrid material layer is in contact with the first hybrid material layer and is in a noncontact state, Is generated.

상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 입자 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질에 분산되어 있을 수 있으며, 또는 단일층 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질층에 배치되어 있을 수 있다. 상기 단일층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD) 방식으로 증착되며, 이러한 단일층은 복수개가 배치될 수도 있다. 상기 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어될 수 있다.At least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material may be dispersed in the electrolyte and the polymer material in the form of particles, or may be disposed in the electrolyte and the polymer material layer in the form of a single layer Can be. The single layer is deposited by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD), and a plurality of such single layers may be arranged. The output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and number of the single layer can be controlled.

한편, 상기 하부 전극 및 상기 마찰 대전체 또는 상기 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함하고, 상기 인출부에는 에너지 저장부가 연결되어 있을 수 있다.In addition, the lower electrode and the friction pad may further include lead portions connected to the entire upper electrode or the upper electrode, respectively, and the energy storing portion may be connected to the lead portion.

본 발명의 마찰 전기 에너지 발전 소자의 경우 기존의 전해질을 이용한 에너지 발전소자에 비해 전류의 측면에서 출력의 향상을 가능하게 하였으며, 특히 새로운 물질들(압전, 강유전, 높은 유전상수, 자성 물질)과의 혼합 구조를 통해 출력의 향상을 가능하게 하였으며, 그 혼합비율에 따라 발생되는 에너지의 크기 또한 제어 가능하다.In the case of the triboelectric energy generating device of the present invention, it is possible to improve the output in terms of the current as compared with the energy generating device using the existing electrolyte. Particularly, the triboelectric energy generating device It is possible to improve the output through the mixed structure, and the amount of energy generated according to the mixing ratio can also be controlled.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 7a 및 7b는 구체적인 실시예에 따라 각각 종래 기술에 따른 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도 및 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b의 각각의 마찰 전기 에너지 발전 소자의 전압 및 전류 측정 그래프를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 is a schematic diagram of a triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention.
2 shows a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid electrolyte in accordance with a further embodiment of the present invention.
3 shows a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid type electrolyte according to another further embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid type electrolyte according to another embodiment of the present invention.
5 shows a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid type electrolyte according to another embodiment of the present invention.
6 shows a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using an electrolyte of a hybrid type according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 7A and 7B show a schematic diagram of a triboelectric energy generating element according to the prior art and a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention, respectively, according to a specific embodiment.
Figs. 8A and 8B show voltage and current measurement graphs of the triboelectric energy generating elements of Figs. 7A and 7B, respectively.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used throughout the drawings to refer to like elements. For purposes of explanation, various descriptions are set forth herein to provide an understanding of the present invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

본 발명은 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰 전기 에너지 발전 소자에 관한 것으로서, 구체적으로 전해질과 압전 혹은 강유전 혹은 높은 유전상수를 갖는 물질 또는 자성 물질과의 복합 구조를 이용한 에너지 발전 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a triboelectric energy generating device using an electrolyte of a hybrid type, and more particularly, to an energy generating device using a composite structure of an electrolyte and a material having a piezoelectric or ferroelectricity or a high dielectric constant or a magnetic material.

본 발명은 종래 기술에서 언급한 전해질을 이용한 마찰 전기 에너지 발전 소자의 문제점을 개선하기 위하여 전해질에 새로운 물질을 부가하여 이용함으로써 더 큰 에너지를 발생할 수 있고, 발생되는 에너지의 크기를 제어할 수 있는 마찰전기 에너지 발전 소자를 제공하고자 한다.The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a triboelectric energy generating device capable of generating a larger energy by using a new material added to an electrolyte to improve the problem of a triboelectric energy generating device using the electrolyte, To provide an electric energy generating element.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자는 도 1 내지 도 6에서 예시적으로 도시되어 있다.A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention is illustrated in FIGS. 1 to 6 by way of example.

본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자는, 하부 전극; 하부 전극 상의 하이브리드 물질층; 및 하이브리드 물질층 위에 위치하며 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 마찰대전체층을 포함한다.A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention includes: a lower electrode; A hybrid material layer on the lower electrode; And a triboelectrifier layer disposed on the hybrid material layer and capable of repeating contact and non-contact states with the layer of hybrid material.

본 발명에서 전극층으로 이용되는 물질은 통상적인 전극으로 이용 가능한 물질이면 어떠한 것이든 가능하며, 이에 대한 특별한 제한 사항은 없다.The material used for the electrode layer in the present invention can be any material that can be used as a conventional electrode, and there is no particular limitation thereto.

하이브리드 물질층은, 폴리머 물질, 전해질 및 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함한다.The hybrid material layer includes at least one of a polymer material, an electrolyte and a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material.

하이브리드 물질층은 마찰전기 에너지 발생이 가능한 부분으로서 마찰에 의한 에너지 이외에 추가적인 에너지 발생에 의한 커플링 현상을 통해 마찰에 의한 더 큰 에너지 발생이 가능한 부분으로 제작된다. 이러한 추가적인 에너지 발생 부분이 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상에 의해 이루어지는 것이다.The hybrid material layer is a part capable of generating triboelectric energy, and is formed as a part capable of generating a larger energy due to friction through coupling phenomenon due to additional energy generation in addition to energy by friction. The additional energy generating part is made of at least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material.

이러한 하이브리드 물질층은 전해질을 포함하며, 전해질의 경우 액체 상태 이므로 이를 형상화 하기 위해 폴리머 물질을 더 포함할 수 있고, 폴리머 물질을 더 포함하는 경우 전해질 용액을 경화시켜 하나의 층 형상을 구성시킬 수 있다. 전해질 용액을 경화시키는 방법은 전해질 용액을 상온에 방치한 후 서서히 용매를 증발시커거나 전해질 용액을 가열하여 용매를 증발시키는 방식을 통하여 이루어질 수 있다. The hybrid material layer may include an electrolyte and may include a polymer material to form the electrolyte because the electrolyte material is in a liquid state. When the electrolyte material further includes a polymer material, the electrolyte solution may be cured to form a single layer shape . The electrolyte solution may be cured by allowing the electrolyte solution to stand at room temperature and slowly evaporating the solvent or heating the electrolyte solution to evaporate the solvent.

이용 가능한 전해질 물질은, 염화나트륨(NaCl), 수산화나트륨(NaOH), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 질화은(AgNO3), 염화칼륨(KCl), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 염화칼슘(CaCl2), 염화바륨(BaCl2), 브롬화칼륨(KBR), 탄산수소칼슘(CaHCO3), 요오드화칼륨(KI), 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다.Available electrolyte materials, sodium chloride (NaCl), sodium hydroxide (NaOH), sodium bicarbonate (NaHCO 3), jilhwaeun (AgNO 3), potassium chloride (KCl), potassium carbonate (K 2 CO 3), sodium carbonate (Na 2 CO 3), potassium hydroxide (KOH), calcium chloride (CaCl 2), barium chloride (BaCl 2), potassium bromide (KBR), carbonate calcium (CaHCO 3), potassium iodide (KI), phosphoric acid (H 3 PO 4), And at least one selected from the group consisting of sulfuric acid (H 2 SO 4 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ).

또한, 이용 가능한 폴리머 물질은 폴리비닐알코올(polyvinyl achol, PVA), 폴리산화에틸렌(polyethylene oxide, PEO), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide, PPO), 폴리에스터(polyester), 폴리아민(polyamine) 및 폴리설파이드(polysulfide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함한다.Also available polymeric materials are polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyphenylene oxide (PPO), polyester, polyamine, and poly And polysulfides. The term " polysulfide "

전해질 및 폴리머 물질과 혼합되어 하이브리드 물질을 형성하는 추가적인 물질은, 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함한다.Additional materials that are mixed with the electrolyte and the polymer material to form the hybrid material include any one or more of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material.

압전 물질의 경우 외부 힘에 의해 발생하는 압전 전류와의 커플링 현상을 통해 마찰전기의 높은 전압 및 압전의 높은 전류의 에너지 발생 소자로 이용이 가능하며, 강유전 물질의 경우 강유전 물질의 표면에 형성되는 전하들과 전해질의 표면에 형상되는 차지들의 상호작용을 통해 향상된 에너지 발전 소자로 이용이 가능하며, 높은 유전 상수를 갖는 물질과의 혼합 구조의 경우 전해질 표면에서 마찰에 의해 형성되는 표면 전하들에 의해 전극에서 유도되는 전하들의 양이 증가함에 따라 더욱 증가한 에너지를 발전할 수 있다. 또한, 자성 물질의 경우 자기 유도에 의한 출력 전류의 향상을 통해 높은 전압 및 전류의 에너지 발전 소자로 이용이 가능하다.In the case of piezoelectric materials, it can be used as a high-voltage device of triboelectricity and as a high-current energy-generating device of piezoelectricity by coupling with a piezoelectric current generated by external force. In the case of ferroelectric material, It is possible to use it as an improved energy generating device through the interaction of charge and charge on the surface of electrolyte. In case of mixed structure with material with high dielectric constant, by the surface charges formed by friction at the electrolyte surface As the amount of charges derived from the electrodes increases, more energy can be generated. In addition, magnetic materials can be used as energy generation devices with high voltage and current through improvement of output current by magnetic induction.

이용 가능한 압전, 강유전 또는 높은 유전 상수를 갖는 물질로는, NaNO2, PbTiO3, GaPO4, BaTiO3, Pb[ZrxTi1-x]O3 0≤x≤1, KNbO3, LiNbO3, LiTaO3, Na2WO3, ZnO와 같이 원자구조가 페로브스카이트(Perovskite) 구조, 혹은 우르자이트(Wurtzite) 구조를 갖는 물질 중 1개 이상 등이 이용될 수 있다. 이용 가능한 자성 물질로는 Magnetite(Fe3O4), Ulvospinel(Fe2TiO2), Hematite(αFe2O3), Ilmenite(FeTiO2), Maghemite(γFe2O3), Jacobsite(MnFe2O4), Trevorite(NiFe2O4), Magnesioferrite(MgFe2O4), Pyrrhotite(Fe7S8), Greigite(Fe3S4), Troilite(FeS), Goethite(αFeOOH), Lepidocrocite(γFeOOH), Feroxyhyte(δFeOOH), Iron(Fe), Nickel(Ni), Cobalt(Co), Awaruite(Ni3Fe), Wairauite(CoFe), Neodymium-Iron-Boron Magnet(NdFeB) 중 어느 하나 이상을 포함한다.Examples of usable materials having piezoelectric, ferroelectric or high dielectric constant include NaNO 2 , PbTiO 3 , GaPO 4 , BaTiO 3 , Pb [Zr x Ti 1-x ] O 3 0 x 1 , KNbO 3 , LiNbO 3 , At least one of materials having a perovskite structure or a Wurtzite structure such as LiTaO 3 , Na 2 WO 3 and ZnO may be used. Possible magnetic material used is Magnetite (Fe 3 O 4), Ulvospinel (Fe 2 TiO 2), Hematite (αFe 2 O 3), Ilmenite (FeTiO 2), Maghemite (γFe 2 O 3), Jacobsite (MnFe 2 O 4 ), Trevorite (NiFe 2 O 4 ), Magnesioferrite (MgFe 2 O 4 ), Pyrrhotite (Fe 7 S 8 ), Greigite Fe 3 S 4 , Troilite FeS, Goethite (αFeOOH), Lepidocrocite (δFeOOH), Iron (Fe), Nickel (Ni), Cobalt (Co), Awaruite (Ni 3 Fe), Wairauite (CoFe) and Neodymium-Iron-Boron Magnet (NdFeB).

폴리머 물질, 전해질 및 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함하는 하이브리드 물질층은, 도 1 내지 3에서 도시된 것처럼 입자 형태(파티클 형태)로 분산되어 있을 수도 있으며, 도 4 내지 6에서 처럼 단일층 형상으로 배치되어 있을 수도 있다. A layer of hybrid material comprising at least one of a polymer material, an electrolyte and a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material may be dispersed in particle form (particle form) as shown in Figs. And may be arranged in a single layer shape as shown in Figs.

하이브리드 물질층이 입자 형태로 분산되어 있는 경우, 입자 형태로 전해질 및 폴리머 물질에 분산되어 혼합 구조를 이루고 있다. 이는 하이브리드 물질층의 제조 과정에서 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상의 물질을 전해질 및 폴리머 물질에 함께 분산시켜 제작된다.When the hybrid material layer is dispersed in the form of particles, it is dispersed in an electrolyte and a polymer material in the form of particles to form a mixed structure. This is produced by dispersing at least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material in an electrolyte and a polymer material together during the production of the hybrid material layer.

하이브리드 물질층이 단일층 형태로 배치되어 있는 경우, 도 4 내지 6에서 볼 수 있는 것처럼, 단일층 형태로 전해질 및 폴리머 물질로 이루어진 층 사이에 단일층으로 배치된다. 이러한 단일층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD) 방식으로 증착되는 것이 바람직하며, 이에 의해 단일층의 두께를 조절이 가능하게 되며, 그 형상도 구체화하여 조절이 가능할 수 있다. 한편, 이러한 단일층은 얻고자 하는 출력 및 조건에 따라 복수개 배치될 수 있다.If the hybrid material layers are arranged in a single layer form, they are arranged in a single layer between the layers of electrolyte and polymer material in the form of a single layer, as can be seen in Figs. Such a single layer is preferably deposited by a chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) method, whereby the thickness of the single layer can be controlled and its shape can be controlled to be adjustable. On the other hand, such a single layer can be arranged in plural in accordance with the output and conditions to be obtained.

입자 형태로 분산된 것에 비해 단일층 형태로 배치된 경우, 이러한 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어될 수 있다는 장점을 갖는다.Has the advantage that the output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and the number of such a single layer can be controlled when it is arranged in a single layer form compared to that dispersed in the form of particles.

마찰 대전체는 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태가 가능하도록 배치되고, 이러한 접촉 및 비접촉 상태를 가능하게 하는 구조는 푸싱(pushing), 슬라이딩(sliding), 회전(rotating) 등과 같이 다양한 구조가 존재할 수 있다. 마찰 대전체는 하이브리드 물질층과 트리보일렉트릴 시리즈 상에서 대전 특성 차이가 큰 물질로 선택되는 것이 바람직하다.The entire friction disc is arranged to be in contact with and contactless with the layer of hybrid material and the structure enabling such contact and noncontact states can be of various structures such as pushing, sliding, rotating, have. It is preferable that the entire friction disc is selected as a substance having a large charging property difference on the hybrid material layer and the triboylectryl series.

이러한 마찰 대전체층이 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생되는 것이다.When such a triboelectrifiable material layer is in contact with the hybrid material layer and is brought into a noncontact state, triboelectricity is generated.

한편, 하부 전극, 그리고 상기 마찰 대전체 또는 상기 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함할 수 있다. 그리고 인출부와 에너지 저장부 사이에는 정류 다이오드가 배치될 수 있다.On the other hand, a lower electrode and a lead connected to the entire friction pad or the upper electrode may be further included. A rectifying diode may be disposed between the lead-out portion and the energy storage portion.

도 1의 실시예에서는 상부 전극이 직접 마찰 대전체의 역할도 하는 실시예이며, 도 2의 실시예에서는 마찰 대전체 상부에 별도의 상부 전극을 포함하는 실시예이다.In the embodiment of FIG. 1, the upper electrode serves as a direct friction pad, and the embodiment of FIG. 2 includes a separate upper electrode on the entire friction pad.

마지막으로 도 3의 실시예는 마찰 대전체층 역시 하이브리드 물질층으로 이루어지고 그 위에 상부 전극이 배치된 형태의 실시예이다. 본 실시예는 이하에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.Finally, the embodiment of FIG. 3 is an embodiment in which the triboelectric body layer is also made of a hybrid material layer and the upper electrode is disposed thereon. This embodiment will be further described below.

도 3에서 도시된 것과 같이 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자는, 하부 전극; 하부 전극 상의 제 1 하이브리드 물질층; 제 1 하이브리드 물질층 위에 위치하며 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 제 2 하이브리드 물질층; 및 제 2 하이브리드 물질층 상의 상부 전극을 포함한다.As shown in FIG. 3, a triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte according to a further embodiment of the present invention includes: a lower electrode; A first hybrid material layer on the lower electrode; A second hybrid material layer positioned over the first hybrid material layer and capable of repeating contact and non-contact states with the first hybrid material layer; And an upper electrode on the second hybrid material layer.

본 실시예의 경우 마찰 대전체층이 하이브리드 물질층으로 이루어진 점을 제외하고는 이미 위에서 설명한 실시예의 내용과 모두 동일한 내용이므로 반복 설명은 생략하도록 하겠다.The present embodiment is the same as the above-described embodiment except that the triboelectrifiable material layer is made of the hybrid material layer, so that the repetitive description will be omitted.

간단히 정리하면, 제 1 및 제 2 하이브리드층 모두 폴리머 물질; 전해질; 및 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함한다. Briefly summarized, both the first and second hybrid layers are polymeric materials; Electrolyte; And at least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material.

압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상은 입자 형태로 분산되어 있을 수도 있으며(도 3의 모습), CVD 또는 PVD 방법을 이용하여 단일층 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질층에 배치(도 6의 모습)될 수도 있다. 단일층 형태의 배치의 경우, 역시 원하는 출력 및 조건에 따라 복수개로 배치될 수 있으며, 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어될 수 있다.At least one of a piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material may be dispersed in particle form (FIG. 3) (Fig. 6). In the case of a single layer type arrangement, it is also possible to arrange a plurality of layers according to the desired output and conditions, and the output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and the number of the single layer can be controlled.

도 3 및 도 6의 실시예에서는, 제 2 하이브리드 물질층이 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생되며, 이 경우 제 1 하이브리드 물질층과 제 2 하이브리드 물질층은 서로 상이한 물질층이어야 하며 트리보일렉트릭 시리즈 상에서 대전 특성 차이가 클수록 출력이 크게 나타난다.In the embodiment of FIGS. 3 and 6, when the second hybrid material layer is in contact with the first hybrid material layer and is brought into a noncontact state, triboelectricity is generated, in which case the first hybrid material layer and the second hybrid material The layers must be of different material layers and the greater the difference in charging characteristics on the triboelectric series, the greater the output.

한편, 하부 전극 및 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함할 수 있고, 인출부에는 에너지 저장부가 연결되어 있을 수 있다. 그리고 인출부와 에너지 저장부 사이에는 정류 다이오드가 배치될 수 있다.In addition, a lead portion connected to the lower electrode and the upper electrode may be further included, and an energy storing portion may be connected to the lead portion. A rectifying diode may be disposed between the lead-out portion and the energy storage portion.

정리하면, 본 발명의 실시예에서는 기존의 전해질을 이용한 에너지 발전소자에 비해 전류의 측면에서 출력의 향상을 가능하게 하였으며, 특히 새로운 물질들(압전, 강유전, 높은 유전상수, 자성 물질)과의 혼합 구조를 통해 출력의 향상을 가능하게 하였다.In summary, in the embodiment of the present invention, it is possible to improve the output in terms of current compared to an energy generating device using an existing electrolyte, and in particular, it is possible to mix a new material (piezoelectric, ferroelectric, high dielectric constant, magnetic material) Structure to improve the output.

이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the contents of the present invention will be further described with reference to specific embodiments.

도 7a 및 7b는 구체적인 실시예에 따라 각각 종래 기술에 따른 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도 및 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자의 모식도를 도시한다.FIGS. 7A and 7B show a schematic diagram of a triboelectric energy generating element according to the prior art and a schematic diagram of a triboelectric energy generating element using a hybrid type electrolyte according to an embodiment of the present invention, respectively, according to a specific embodiment.

도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b의 각각의 마찰 전기 에너지 발전 소자의 전압 및 전류 측정 그래프를 도시한다.Figs. 8A and 8B show voltage and current measurement graphs of the triboelectric energy generating elements of Figs. 7A and 7B, respectively.

도 7a의 경우는 종래 기술에 따른 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자로서 전해질 CaCl2 및 고분자 PVA 폴리머로 전해질층을 제작하였고, 하부 전극으로는 Au를 이용하였으며, 상부 전극은 Al을 이용하였고, 상부 전극 아래의 마찰 대전체층으로는 PTFE를 이용하였다.In the case of FIG. 7A, an electrolyte layer was formed of an electrolytic CaCl 2 and a polymer PVA polymer as a triboelectric energy generating element using an electrolyte according to the prior art, Au was used as a lower electrode, Al was used as an upper electrode, PTFE was used as the triboelectrification layer under the electrode.

도 7b의 경우는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자로서, 전해질 CaCl2, 고분자 PVA 폴리머, 및 BaTiO3(BTO) 물질로 하이브리드 물질층을 제작하였고, 하부 전극으로는 Au를 이용하였으며, 상부 전극은 Al을 이용하였고, 상부 전극 아래의 마찰 대전체층으로는 PTFE를 이용하였다. BTO는 강유전 물질임과 동시에 압전 특성을 갖는 물질로서, 높은 유전 상수값을 갖는 대표적인 물질이다.In the case of FIG. 7B, a hybrid material layer made of an electrolyte CaCl 2 , a polymer PVA polymer, and a BaTiO 3 (BTO) material was prepared as a triboelectric energy generating element using a hybrid electrolyte according to an embodiment of the present invention. Au was used for the upper electrode, Al was used for the upper electrode, and PTFE was used for the trenched electrification layer under the upper electrode. BTO is a ferroelectric material and piezoelectric material with high dielectric constant.

도 7a 및 7b의 소자를 이용하여 마찰 발생 후 에너지 발전의 커플링 효과(압전 또는 강유전 물질인 BTO에 의한 커플링 효과)를 살펴보았으며, 그 결과는 각각 도 8a 및 8b에서 도시된다.The coupling effect of energy generation after friction generation (coupling effect by BTO which is piezoelectric or ferroelectric material) was examined using the elements of FIGS. 7A and 7B, and the results are shown in FIGS. 8A and 8B, respectively.

도 8a 및 8b에서 보는 것처럼, BTO 물질의 커플링에 의해 BTO 물질이 없는 경우보다 전압 및 전류의 크기가 훨씬 크게 나타남을 확인하였으며, 이에 의해 전체적으로 출력이 증가된 에너지 발전 소자가 구현되었음을 확인하였다.As shown in FIGS. 8A and 8B, it was confirmed that the coupling of the BTO material showed much larger voltage and current magnitudes than the case where no BTO material was present. As a result, it was confirmed that an energy generation device having an increased output as a whole was realized.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (16)

하부 전극;
상기 하부 전극 상의 하이브리드 물질층; 및
상기 하이브리드 물질층 위에 위치하며 상기 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 마찰 대전체층을 포함하고,
상기 하이브리드 물질층은,
폴리머 물질;
전해질; 및
압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 마찰 대전체층이 상기 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
A lower electrode;
A hybrid material layer on the lower electrode; And
And a triboelectrifier layer disposed on the hybrid material layer and capable of repeating contact and non-contact states with the hybrid material layer,
Wherein the hybrid material layer
Polymeric materials;
Electrolyte; And
A piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material,
Wherein when the triboelectrifier layer is in contact with the hybrid material layer and is in a noncontact state,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 마찰 대전체층 상의 상부 전극을 추가로 포함하는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 1,
Further comprising an upper electrode on the triboelectrification layer,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리머 물질은 폴리비닐알코올(polyvinyl achol, PVA), 폴리산화에틸렌(polyethylene oxide, PEO), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide, PPO), 폴리에스터(polyester), 폴리아민(polyamine) 및 폴리설파이드(polysulfide)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고,
상기 전해질은 염화나트륨(NaCl), 수산화나트륨(NaOH), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 질화은(AgNO3), 염화칼륨(KCl), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 염화칼슘(CaCl2), 염화바륨(BaCl2), 브롬화칼륨(KBR), 탄산수소칼슘(CaHCO3), 요오드화칼륨(KI), 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 수산화마그네슘(Mg(OH)2), 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 1,
The polymer material may be selected from the group consisting of polyvinyl achol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyphenylene oxide (PPO), polyester, polyamine, and polysulfide ), And at least one selected from the group consisting of
The electrolyte is sodium chloride (NaCl), sodium hydroxide (NaOH), sodium bicarbonate (NaHCO 3), jilhwaeun (AgNO 3), potassium chloride (KCl), potassium carbonate (K 2 CO 3), sodium carbonate (Na 2 CO 3), Potassium hydroxide (KOH), calcium chloride (CaCl 2 ), barium chloride (BaCl 2 ), potassium bromide (KBR), calcium hydrogen carbonate (CaHCO 3 ), potassium iodide (KI), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) 2 SO 4), comprising a magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) and calcium hydroxide (Ca (OH) at least one selected from the group consisting of: 2),
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 입자 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질에 분산되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material is dispersed in the form of particles in the electrolyte and the polymer material,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 단일층 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질층에 배치되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material is disposed in the layer of the electrolyte and the polymer material in the form of a single layer,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 5 항에 있어서,
상기 단일층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD) 방식으로 증착되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
6. The method of claim 5,
Wherein the single layer is deposited by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD)
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 5 항에 있어서,
상기 단일층이 복수개 배치되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
6. The method of claim 5,
Wherein a plurality of said single layers are arranged,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 5 or 7,
Wherein the output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and the number of the single layer is controlled,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 전극 및 상기 마찰 대전체 또는 상기 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함하고,
상기 인출부에는 에너지 저장부가 연결되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
The method according to claim 1,
Further comprising a lead connected to the lower electrode and the entire friction pad or to the upper electrode,
Wherein the energy storage unit is connected to the lead-
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
하부 전극;
상기 하부 전극 상의 제 1 하이브리드 물질층;
상기 제 1 하이브리드 물질층 위에 위치하며 상기 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 및 비접촉 상태를 반복할 수 있는 제 2 하이브리드 물질층; 및
상기 제 2 하이브리드 물질층 상의 상부 전극을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 하이브리드 물질층은,
폴리머 물질;
전해질; 및
압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 제 2 하이브리드 물질층이 상기 제 1 하이브리드 물질층과 접촉 상태에 있다가 비접촉 상태로 된 경우 마찰 전기가 발생되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
A lower electrode;
A first hybrid material layer on the lower electrode;
A second hybrid material layer located on the first hybrid material layer and capable of repeating contact and non-contact states with the first hybrid material layer; And
And an upper electrode on the second layer of hybrid material,
Wherein the first and second hybrid material layers comprise a first layer,
Polymeric materials;
Electrolyte; And
A piezoelectric material, a ferroelectric material, a material having a high dielectric constant, and a magnetic material,
Wherein when the second hybrid material layer is in contact with the first hybrid material layer and is in a noncontact state,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 10 항에 있어서,
상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 입자 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질에 분산되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material is dispersed in the form of particles in the electrolyte and the polymer material,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 10 항에 있어서,
상기 압전 물질, 강유전 물질, 높은 유전 상수를 갖는 물질 및 자성 물질 중 어느 하나 이상이 단일층 형태로 상기 전해질 및 폴리머 물질층에 배치되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the piezoelectric material, the ferroelectric material, the material having a high dielectric constant, and the magnetic material is disposed in the layer of the electrolyte and the polymer material in the form of a single layer,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 10 항에 있어서,
상기 단일층은 화학 기상 증착(CVD) 또는 물리 기상 증착(PVD) 방식으로 증착되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein the single layer is deposited by chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD)
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 10 항에 있어서,
상기 단일층이 복수개 배치되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein a plurality of said single layers are arranged,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 단일층의 두께 및 개수를 제어함에 의해 발생되는 마찰 전기 에너지의 출력이 제어되는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.
15. The method according to claim 12 or 14,
Wherein the output of the triboelectric energy generated by controlling the thickness and the number of the single layer is controlled,
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
제 10 항에 있어서,
상기 하부 전극 및 상기 상부 전극에 각각 연결된 인출부를 추가로 포함하고,
상기 인출부에는 에너지 저장부가 연결되어 있는,
하이브리드 형태의 전해질을 이용한 마찰전기 에너지 발전 소자.11. The method of claim 10,
Further comprising lead portions connected to the lower electrode and the upper electrode, respectively,
Wherein the energy storage unit is connected to the lead-
A triboelectric energy generating device using a hybrid type electrolyte.
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