[发明专利]高功率密度针状液固耦合纳米发电机

说明书

本发明公开了一种高功率密度针状液固耦合纳米发电机，包括第一针状电极和第二电极，所述第一针状电极包括第一针状导体、绝缘层和摩擦电层，所述绝缘层包覆于所述第一针状导体的外表面上，所述摩擦电层包覆于所述绝缘层的外表面上并与所述第一针状导体绝缘；所述第二电极与所述第一针状导体通过导线电连接；所述发电机的发电形式为：通过发电液体与所述摩擦电层和所述第二电极瞬时作用，产生电压和电流。本发明具有发电功率密度大、效率高、体积小、占用空间小、耗材小、成本低等优点，且制作简单，具有极强的经济优势。

技术领域

本发明涉及液固纳米发电机技术领域，尤其涉及一种高功率密度针状液固耦合纳米发电机。

背景技术

现有的液固纳米发电机尺寸较大，耗材多，成本高，效率低，占用较大的空间，且功率密度较低，其中，材料耗费严重是其科研、工程应用的最大障碍。

现有的液固纳米发电机大致可以总结为：(1)摩擦电层难以制备均匀的大面积表面；(2)纳米发电机失效后难以更换；(3)纳米发电机难以批量制造。以上这些大大限制了液固耦合纳米发电机体系的发展。

因此，找到一种成本较低，节省材料，效率高，占用空间小的纳米发电机至关重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高功率密度针状液固耦合纳米发电机，发电功率密度大、效率高、体积小、占用空间小、耗材小、成本低、制作简单。

根据本发明实施例的高功率密度针状液固耦合纳米发电机，包括：

第一针状电极，所述第一针状电极包括第一针状导体、绝缘层和摩擦电层，所述绝缘层包覆于所述第一针状导体的外表面上，所述摩擦电层包覆于所述绝缘层的外表面上并与所述第一针状导体绝缘；

第二电极，所述第二电极与所述第一针状导体通过导线电连接；

所述发电机的发电形式为：通过发电液体与所述摩擦电层和所述第二电极瞬时作用，产生电压和电流。

根据本发明实施例的高功率密度针状液固耦合纳米发电机，具有发电功率密度大、效率高、体积小、占用空间小、耗材小、成本低等优点，且制作简单，具有极强的经济优势。

根据本发明的一些实施例，所述第二电极为第二针状导体；所述第一针状导体和所述第二针状导体通过所述导线电连接，从而构成双针式发电机。

根据本发明进一步的实施例，所述第二针状导体的表面上包覆有功能层。

根据本发明的一些实施例，所述第二电极为导电圈层电极，所述导电圈层电极设置在所述摩擦电层的部分周面上，从而构成单针式发电机。

根据本发明的一些实施例，所述摩擦电层为固体摩擦电层或自组装分子层的摩擦电层。

根据本发明进一步的实施例，所述固体摩擦电层的材料与所述第二电极材料不同。

根据本发明再进一步的实施例，所述固体摩擦电层的厚度为0.01～1000μm。

根据本发明进一步的实施例，所述自组装分子层中的分子以碳为主链的分子。

根据本发明再进一步的实施例，所述自组装分子层的分子为含氟的分子。

根据本发明的一些实施例，所述发电液体为纯水、自来水、盐溶液、离子液体和含氟溶剂中的一种。

根据本发明的一些实施例，所述发电机具体的发电形式为：所述发电液体以液滴的形式滴在所述摩擦电层和所述第二电极上且使得所述摩擦电层与所述第二电极通过所述液滴耦合，而后，所述液滴与所述摩擦电层及所述第二电极分离，以使所述摩擦电层与所述第二电极不耦合。