[发明专利]一种液固接触起电摩擦纳米发电机

说明书

本发明公开了一种液固接触起电摩擦纳米发电机，包括高分子材料层、电极层和参考电极。所述高分子材料层和电极层组成发电单元，所述发电单元与参考电极分别构成液固接触起电摩擦纳米发电机的两极。所述电极层两侧覆盖高分子材料层。所述电极层密封在两侧的高分子材料层中。所述电极层通过导线、用电设备与参考电极形成电极对。所述参考电极、发电单元均有一部分置于液体中。本发明的高分子材料层充分包裹电极层，不但可使液固接触面积更大，而且可屏蔽掉电极层周围液体对电极层的感应电荷，使液体与材料接触产生的电荷充分的转移，在外部电路中形成电流。本发明的发电量与现有技术相比，提高了8.3倍，解决了海洋传感器长期供能的技术需求。

技术领域

本发明涉及水能量收集发电领域，尤其涉及一种液固接触起电摩擦纳米发电机。

背景技术

环境中的液体波动或者流动能量普遍存在，目前利用液体波动或者流动能发电的主要途径是在液体中设置柔性压电材料或者采用插齿电极式摩擦纳米发电机进行水波能量采集。插齿电极式摩擦纳米发电机由于其电极面积较小导致其输出电能较小。而压电材料制成的压电发电机其输出电流则更小。

如中国专利CN201410140195.X公开的“采集液体机械能的摩擦电纳米发电机以及发电方法”，该摩擦电纳米发电机包括制备在衬底上的发电部件和覆盖发电部件的摩擦层。由于其插齿式电极的接触面积较小，导致单位面积内转移电荷量较低，故发电量有限，对用电器件的使用具有局限性，难以满足高能耗传感器或指示灯等电器的实时用电需求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够提高发电量的液固接触起电摩擦纳米发电机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种液固接触起电摩擦纳米发电机，所述液固接触起电摩擦纳米发电机放置在盛有液体的箱体中，所述箱体漂浮在海平面上。

所述液固接触起电摩擦纳米发电机包括高分子材料层、电极层、参考电极和基体。所述基体、高分子材料层和电极层组成发电单元，所述基体两侧覆盖电极层，电极层外侧覆盖高分子材料层。所述电极层密封在高分子材料层中。

所述的发电单元与参考电极分别构成液固接触起电摩擦纳米发电机的两极。所述电极层通过导线、用电设备与参考电极形成电极对。所述参考电极、发电单元均有一部分置于液体中。

所述参考电极、发电单元均通过导线与外部电路相连。

所述外部电路包括直接供电电路和电能储存电路。所述电能储存电路与直接供电电路并联。

进一步的，所述电极层的材料包括金、银、铂、铝、镍、铜、钦或铬，或者为含有金、银、铂、铝、镍、铜、钦和铬的一种或多种的合金材料。

所述参考电极的材料包括金、银、铂、铝、镍、铜、钦或铬，或者为含有金、银、铂、铝、镍、铜、钦和铬的一种或多种的合金材料。

所述高分子材料层的材料包括聚四氟乙烯、氟乙烯丙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酞亚胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或苯胺甲醛树脂。

所述基体由亚克力板以及泡沫板构成，在箱体内部处于漂浮状态。

所述箱体处于密封状态；所述发电单元的重心位于箱体中部以上的位置。

进一步的，所述参考电极的材料与电极层的材料相同。

进一步的，所述高分子材料层由具有超疏水性的微纳结构层组成，具有自清洁的功能。所述微纳结构层包括纳米线、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、纳米球和或微米球状结构，或者由纳米线、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、纳米球和或微米球状结构形成的阵列。