[发明专利]一种振动型摩擦发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电机领域，具体地，涉及一种振动型摩擦发电机。

背景技术

目前全球都面临着常规能源短缺和环境保护的双重压力。各种新型发电 形式的开发和应用，对缓解当前的能源压力起着重要作用。寻求减少环境破 坏和自然资源消耗的新型发电形式，已成为可持续发展的必然要求。因此， 开发和应用新型发电原理和设备，对环境保护和能源节约具有重大意义。同 时，微电子技术领域中便携式电子设备和微型自驱动系统的发展，要求发电 机具有更高的发电效率和更小的质量及体积，也对传统的发电装置提出了新 的挑战。

摩擦发电是近年来备受关注的一种新型的将机械能转化为电能的方式， 基本原理是利用得失电子能力不同的两种材料之间的相互接触和/或摩擦使 得接触表面间发生电荷转移。

而随着煤炭、石油等化石燃料的不断耗尽，绿色能源逐渐成为人类发展 的最终选择。其中，收集机械能产生电能，是绿色能源产生的重要来源之一， 也是未来绿色能源发展的重要方向。

因此，本发明利用摩擦发电原理，设计了一种收集振动能量产生电能的 振动型摩擦发电机。

发明内容

本发明的目的是提供一种振动型摩擦发电机，用于解决将振动能量转换 为电能的技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种振动型摩擦发电机， 包括外壳、电极板和振动颗粒，所述振动颗粒填充在所述外壳与所述电极板 形成的空间中，且所述电极板的材料与所述振动颗粒的表面材料具有不同电 负性，以使所述振动颗粒与所述电极板通过相互接触再分离的方式产生极性 相反的电荷。

优选地，所述电极板的材料采用可导电的金属材料、有机物材料或者氧 化物材料，所述振动颗粒的表面材料采用与所述电极板的材料呈不同电负性 的绝缘材料或者半导体材料。

优选地，所述绝缘材料为聚合物高分子材料。

优选地，所述外壳为封闭结构，形成限制所述振动颗粒的空间，且所述 电极板设置在所述外壳的内壁上。

优选地，所述外壳为非封闭结构，所述电极板与所述外壳共同形成限制 所述振动颗粒的空间。

优选地，所述外壳由绝缘体材料制成。

优选地，所述振动颗粒为表面层包覆内核的核壳结构。

优选地，所述振动颗粒的形状为球形、椭球形或多面体。

优选地，所述振动颗粒和/或所述电极板的表面设置有微结构，该微结 构用于增加所述振动颗粒与所述电极板的有效接触面积。

优选地，所述微结构包括纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、 纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和微米球状结构中的任一者 或者多者形成的阵列。

优选地，在所述振动颗粒表面引入易得电子的官能团或修饰上阴离子， 和/或在所述电极板表面引入易失电子的官能团或修饰上阳离子。

优选地，所述振动颗粒的填充度为40％至200％。

优选地，所述振动颗粒的填充度为100％至120％。

优选地，所述电极板的数量为一个。

优选地，设所述振动颗粒在与所述电极板分离时的最大距离为K、所述振动颗粒的尺寸为L以及电极板面积为S，则的比值范围在1:2:10至1:10:500之间。

优选地，所述电极板通过负载连接等电位，用于为该负载提供电能。

优选地，所述电极板的数量为两个。

优选地，所述两个电极板相互平行，并沿水平方向上下分布，分别为上 电极板和下电极板。

优选地，所述两个电极板面积相同。

优选地，所述两个电板板相互平行且面积相等，设所述两个电极板之间的距离为H、所述振动颗粒的尺寸为L以及单个电极板面积为S，则的比值范围在1:2:10至1:10:500之间。

优选地，当两个电极板未连接时，两个电极板在设定时刻产生的电荷数 量不同，形成电压。

优选地，两个电极板通过负载相连，用于为该负载提供电能。

优选地，两个电极板通过负载连接等电位，用于实现两个电极板分别为 该负载提供电能。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的振动型摩擦发电机 具有结构简单、成本低廉、寿命长、输出电压高、电流大等优点，可应用于 收集任何振动场合的动能，以产生电能。