[发明专利]一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统及收集方法

权利要求书

1.一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，包括液滴喷雾装置(a)、旋转式液滴发电机(b)和外部负载电路(c)；

所述液滴喷雾装置(a)包括储水罐(16)和雾化喷嘴(6)，储水罐(16)的水经由雾化喷嘴(6)喷出形成雾状液滴；

所述旋转式液滴发电机(b)包括发电机外壳(9)、叶片(18)、支撑肋(8)、同心圆环电极(12)、正极引出电极(10)和负极引出电极(11)；

多个所述叶片(18)沿径向分布在发电机外壳(9)外部；所述雾状液滴喷向所述叶片(18)表面；多个所述叶片(18)之间电路串联，串联后的正负极分别连接正极引出电极(10)和负极引出电极(11)；

所述同心圆环电极(12)和支撑肋(8)安装在发电机外壳(9)内部，正极引出电极(10)和负极引出电极(11)的端部设置在支撑肋(8)，且正极引出电极(10)和负极引出电极(11)分别与同心圆环电极(12)的内外圈电刷接触，支撑肋(8)与同心圆环电极(12)相对转动；正极引出电极(10)和负极引出电极(11)与同心圆环电极(12)形成电刷；

所述外部负载电路(c)与所述电刷连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述液滴喷雾装置(a)还包括高压氮气瓶(17)、减压阀(22)、离子源溶液室(15)和离子浓度计(23)，高压氮气瓶(17)经由减压阀(22)通过密闭管道与储水罐(16)相连，离子源溶液室(15)与储水罐(16)连接，离子浓度计(23)设置在储水罐(16)上，且离子浓度计(23)探针浸没于储水罐(16)内。

3.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述雾化喷嘴(6)上设置有用于控制喷雾液滴大小、速度和密度的控制阀(24)。

4.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述叶片(18)包括高聚物薄膜(1)、导电介质(2)、压电薄膜(3)、铝电极(4)、正极连接导线(14)和负极连接导线(5)，所述铝电极(4)、高聚物薄膜(1)、导电介质(2)和压电薄膜(3)依次贴合连接，压电薄膜(3)引出的正极与导电介质(2)通过正极连接导线(14)相连接，压电薄膜(3)引出的负极与铝电极(4)通过负极连接导线(5)相连接；多个所述叶片(18)之间通过正极连接导线(14)与负极连接导线(5)实现串联。

5.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述同心圆环电极(12)包括绝缘衬底(13)和两个同心设置的环形石墨电极，两个环形石墨电极固定在绝缘衬底(13)内外圈上。

6.根据权利要求5所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述支撑肋(8)一端与外壳(9)相连，一端汇集至圆周中心的过轴孔(7)；过轴孔(7)内设置有转轴，转轴另一端与所述绝缘衬底(13)中心连接，同心圆环电极(12)固定不动。

7.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，正极引出电极(10)与负极引出电极(11)固定在一组对称的支撑肋(8)上，并且正极引出电极(10)与负极引出电极(11)距离同心圆环电极(12)中心距离不等，旋转轨迹构成同心圆。

8.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述外部负载电路(c)包括AC-DC转换电路(20)和负载(21)；所述AC-DC转换电路(20)与电刷相连接，AC-DC转换电路与负载(21)相连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，其特征在于，所述负载为若干LED灯组成的网络或其他直流负载。

10.一种基于摩擦电效应的雨水能量收集方法，其特征在于，基于权利要求1至9任一项所述的一种基于摩擦电效应的雨水能量收集系统，所述雨水能量收集方法包括以下步骤：

将储水罐(16)中的水经雾化喷嘴(6)喷出形成雾状液滴；

雾状液滴群撞击至叶片(18)上，叶片(18)旋转带动支撑肋(8)旋转，使得各叶片(18)交替接受喷雾撞击，使残留液滴快速从叶片(18)表面排出；

喷雾形成的液滴群与叶片(18)撞击并摩擦产生电荷，数个叶片(18)经串联后其正负极分别连接到正极引出电极(10)和负极引出电极(11)，正极引出电极(10)和负极引出电极(11)与同心圆环电极(12)形成电刷，产生的电流引出至外部负载电路(c)。