[实用新型]一种风力摩擦发电装置、具有其的照明装置与显示装置

说明书

技术领域

本实用新型属于发电驱动设备领域，具体涉及一种风力摩擦发电装置、具有其的照明装置与显示装置。

背景技术

随着科技发展，采用纳米技术构建的能量收集和转换装置已经面世。王中林教授等已研发出了一种摩擦发电机，由于其环保、节能、自驱动性质而受到广泛关注。

现有技术中摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极。其中，第一电极设置在第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，第二电极设置在第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面接触摩擦并在第一电极和第二电极处感应出电荷，第一电极和第二电极构成摩擦发电机的两个输出端。第一高分子聚合物绝缘层的材料和第二高分子聚合物绝缘层的材料为聚酰亚胺薄膜、聚烯烃类薄膜、聚酯类薄膜等，第一电极和第二电极的材料为金属、合金、导电陶瓷、ITO玻璃等。

在常规应用环境中外界扰动频率较低，由于上述摩擦发电机中各层材料质量较大，跟随运动频率和幅度都比较小，只能产生低频率的低压交流电，不能直接供直流驱动的发光二极管LED和液晶显示屏LCD使用。如果需要供发光二极管LED照明和液晶显示屏LCD显示，需要另接整流电路模块、滤波电路模块甚至稳压变压电路模块，设备的成本、体积增加，应用范围有限。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种能够提供较高频率交流电的风力摩擦发电装置。

为此，根据本实用新型实施例的风力摩擦发电装置，包括：依次层叠设置的、形状尺寸匹配的第一基板、第一电极、第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第二电极和第二基板；第一垂直支撑结构，所述第一垂直支撑结构连接所述第一基板的第一端和所述第二基板的第一端；和第二垂直支撑结构，所述第二垂直支撑结构连接所述第一基板的第二端和所述第二基板的第二端，所述第二垂直支撑结构的长度小于所述第一垂直支撑结构的长度，其中，所述第一电极紧邻所述第一基板，所述第一高分子聚合物绝缘层的第一端、所述第二高分子聚合物绝缘层的第一端和第二电极的第一端均固定在所述第一垂直支撑结构上，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二端、所述第二高分子聚合物绝缘层的第二端和第二电极的第二端均悬空。

根据本实用新型实施例的风力摩擦发电装置，其中第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极一端固定而另一端悬空，更容易在外界扰动下做受迫运动，有效地增加了各层材料之间的发生摩擦的概率，从而提高了发电效率，也提高了产生的交流电的频率。此外，由于第二垂直支撑结构的长度小于第一垂直支撑结构的长度，使得第一电极、第一高分子聚合物绝缘层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极的悬空端之间比固定端之间的间距更为紧凑，有利于进一步增加各层材料之间的发生摩擦的概率，以及，层间间距减小意味着各层振动振幅减小，在风力作用下能量损失减小，因此第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子摩擦层更容易接触摩擦产生电荷，更容易在第一电极和第二电极处感应电荷，从而进一步提高了发电效率和产生交流电的频率。

此外，根据本实用新型实施例的风力摩擦发电装置还可以具有如下附加技术特征：

在本实用新型的一个示例中，所述第二高分子聚合物绝缘层的材料为多孔纸、多孔聚酯纤维薄膜或多孔聚丙烯薄膜（PP）。

在本实用新型的一个示例中，所述第二电极的材料为导电布。

在本实用新型的一个示例中，所述第二电极的材料为包含导电层的柔性复合薄膜。

在本实用新型的一个示例中，所述第二电极与所述第二高分子聚合物绝缘层形状匹配，相互贴合，同步运动并且具有共同的固定端。

在本实用新型的一个示例中，所述第一高分子聚合物绝缘层的材料为无掺杂或者掺杂有金属氧化物纳米线的聚偏氟乙烯薄膜(PVDF)、聚四氟乙烯薄膜(PTFE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET)。

在本实用新型的一个示例中，所述第一高分子聚合物绝缘层的两个侧表面中的至少一个面上设有微米级或纳米级的微纳结构。

在本实用新型的一个示例中，所述第一电极的材料为金属、合金、导电陶瓷、石墨烯、银纳米涂层或金属氧化物中的一种或多种的组合。