一种水滴能量收集系统的制作方法

本发明涉及可再生能源领域，特别是涉及一种水滴能量收集系统。

背景技术：

随着社会经济发展，化石燃料消耗一直在上升，为确保能源供给的可持续性，可再生能源成为替代、减少化石燃料消耗的主要替代能源，生物质能、水力、地热、太阳能、风能和海洋能等可再生能源发电厂提供了世界能源需求的一部分，且技术比较完善，自然界丰富的降水资源和潮汐可以成为一种清洁的能量来源，但是传统的水力发电主要使用电磁发电机，电磁发电机要求充足的供水量并且笨重而效率低下，因此并不适合收集小规模能量，且现有的电磁发电机发电效率低，不能适应任何供水量情况下的发电，目前对水滴或雨滴能进行收集利用的技术还处于比较初始的研究阶段，现有的收集装置利用水滴对压电薄膜进行撞击，利用压电效应进行发电，实现对水滴能量的收集；但是此种方法存在大量水滴滞留在材料上方的情况，干扰正常发电的进行，且仅在一块板上进行连续发电，对雨滴机械能利用率低，能量收集效率低，因此亟需一种效率较高的新型的水滴能量收集系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水滴能量收集系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种水滴能量收集系统，包括壳体，所述壳体内固定设置有固定轴，所述固定轴两端套设有轴承，所述固定轴通过轴承轴接有转筒，所述转筒外壁周向设置有不少于三组可以摩擦生电的摩擦板，每组摩擦板上固定设置有若干电极，所述电极包括正极和负极，所述正极连接有同一导线，所述负极连接有另外同一导线，任意相邻两个所述电极极性相反，所述摩擦板通过导线连接有储能器。

所述转筒与固定轴之间形成储水腔，所述储水腔在固定轴两端设置有挡板，所述轴承设置在储水腔外，所述储水腔内设置有挡水板，所述挡水板通过连杆与固定轴固定连接，所述挡水板圆弧面与所述转筒内壁相适配，所述转筒上开设有若干排通孔，所述通孔位于特富龙层与转筒的交界处。

优选的，所述摩擦板包括聚乙烯对苯二甲酸面板和涂覆在聚乙烯对苯二甲酸面板上的疏水特富龙层，所述特富龙层能够防止水滴在滑动过程中形成水膜，影响发电工作进行。

优选的，所述电极为被切一半的订书钉，所述订书钉高度为5mm，长宽尺寸为0.49×0.31mm，所述电极垂直所述摩擦板设置，所述电极贯穿所述摩擦板；所述电极使用订书钉引脚，既容易获得，成本较低，又可以保证电极的表面积尽可能小，最大限度的减少了水和电机接触的表面积，进而减少残留在电极表面的水的数量。

优选的，所述电极设置有四排，每排所述电极设置有四个电极，任意相邻两个电极之间距离相等。

优选的，最外层所述电极与摩擦板边缘的距离为所述电极高度的10倍，相邻两个所述电极之间的距离为电极高度的2-4倍，避免电极造成浪费，最大限度的利用电极。

优选的，所述挡水板宽度大于所述通孔孔径，便于将最下方的通孔堵死，防止进入储水腔中的水直接从最下方通孔流出，不进行发电，造成水滴的浪费，使水滴在转筒旋转过程中能够从与进入时通孔相邻的通孔滑出，从而进行利用并发电。

优选的，所述摩擦板的厚度小于所述旋转轴的半径，所述聚乙烯对苯二甲酸面板与转筒相切，保证了即使水滴滴落在摩擦板的聚乙烯对苯二甲酸面板侧，也不会导致水滴对转筒旋转反方向施加阻力，妨碍转筒的转动。

优选的，所述摩擦板的数量为3-6个，防止摩擦板数量较少，转筒无法进行转动或转动不均，摩擦板数量过多，导致大量水滴仅能从特富龙板中部进行滑动，降低发电效率。

优选的，所述壳体为中空圆柱体，所述壳体圆弧面上开设有入水口，所述壳体连通有排水口，便于水滴进入装置中进行发电，同时当水量较大时能够通过排水口进行排水。

优选的，任意相邻两个所述摩擦板的角度相同，保证转筒受力均匀，便于转筒通过水滴产生的微小冲力进行转动。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过将转筒轴接在壳体中，使多个摩擦板形成转动结构，当水滴落下时，摩擦板在水滴作用下开始转动，摩擦板倾斜后水滴在摩擦板上滑动，聚乙烯对苯二甲酸面板和特福龙产生摩擦产生电流，同时水滴的运动会接触电极，由于接触带电，液体和固体表面之间形成电子转移，固体表面的离子与液体中的离子相互作用，导致水-固界面附近的阳离子和阴离子分布形成电双层，从而形成电流；通过在转筒与固定轴之间设置储水腔，对沿聚乙烯对苯二甲酸面板滑落的水滴进行收集，在转动过程中经通孔流出，在特富龙层上运动，保证了整体装置的转动也提高了对水滴的利用率；通过在固定轴上固定设置有挡水板，防止储水腔内的水从最底端通孔流出而不进行发电过程，造成对水滴的浪费；摩擦板的旋转设置，能够使滞留在电极上的水滴通过重力和旋转产生的离心力掉落，防止水滴滞留，干扰后续水滴的正常发电；本发明提供的一种水滴能量收集系统能够对水滴充分利用并发电，提高了发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明水滴能量收集系统的剖视图；

图2为图1中a的局部放大图；

图3为本发明旋转过程中水滴在储水腔内运动示意图；

图4为本发明摩擦板上正极负极分布图；

图5为本发明壳体的结构示意图；

其中：1-壳体，2-摩擦板，201-特富龙层，202-聚乙烯对苯二甲酸面板，3-固定轴，4-电极，401-正极，402-负极，5-储水腔，6-通孔，7-挡水板，8-入水口，9-排水口，10-转筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4，本发明提供一种水滴能量收集系统，包括壳体1，壳体1内固定设置有固定轴3，固定轴3两端套设有轴承，固定轴3通过轴承轴接有转筒10，转筒10外壁周向设置有不少于三组能够实现摩擦生电的摩擦板2，每组摩擦板2上固定设置有若干电极4，电极4包括正极401和负极402，任意相邻两个电极4极性相反，摩擦板2通过导线连接有储能器；通过水滴滴落在摩擦板2上，使摩擦板2受到向下的冲力而在转筒10上进行转动，摩擦板2随转动过程会与水平面呈一定角度，水滴在摩擦板2上滑落，使其发生摩擦，形成短路电流，同时，当水滴接近金属电极4时，由于接触带电，液体和固体便面之间存在电子转移过程，使固体表面的原子转化为离子，固体表面的离子与液体中的离子相互作用，导致在水-固界面附近分布着阳离子和阴离子，在水和金属界面处形成电双层，从而形成电流。

转筒10与固定轴3之间形成储水腔5，储水腔5在固定轴3两端设置有挡板，轴承设置在储水腔5外，储水腔5内设置有挡水板7，挡水板7通过连杆与固定轴3固定连接，挡水板7圆弧面与转筒10内壁相适配，转筒10上开设有若干排通孔6，通孔6位于特富龙层201与转筒10的交界处，当转筒10转动时，会有部分水滴从摩擦板2背面即聚乙烯对苯二甲酸面板202的表面滑落，容易形成水膜不进行发电，同时可能会聚集部分水滴，导致转筒10不能够正常转动，故在转筒10上沿聚乙烯对苯二甲酸面板202与转筒10交界处开设多个通孔6，使水滴能够经通孔6进入储水腔5，而挡水板7的设置，使进入储水腔5内的水滴无法经位于下方的通孔6流出导致水滴直接流出无法发电，造成水滴的浪费，水滴在转筒10转动过程中会经过与进入时相邻的通孔6滑出，从而滑至特富龙层201上进行发电，提高了对水滴的利用效率。

进一步优化方案，摩擦板2包括聚乙烯对苯二甲酸面板202和涂覆在聚乙烯对苯二甲酸面板202上的疏水特富龙层201，特富龙层201具有疏水性，能够保证水滴在滑落的过程中不易形成水膜，不会干扰发电的进行，提高对水滴的利用效率。

进一步优化方案，电极4为被切一半的订书钉，订书钉高度为5mm，长宽尺寸为0.49×0.31mm，电极4垂直摩擦板2设置，电极4贯穿所述摩擦板2，所用电极4采用订书钉引脚，成本较低，即容易获得，又可以保证电极4的表面积尽可能的小，最大限度的减少了水和电极4的接触面积，进而较少残留在电极4表面的水的数量，防止部分水滴滞留在电极4表面对后续发电造成影响，也避免了水滴的浪费，提高了水滴的利用效率。

进一步优化方案，电极4在摩擦板2上等间隔设置有四排，每排等间隔设置有四个电极4，使电极4布置更均匀，水滴在滑动过程中能够均匀带电，使产生的电流较稳定，同时提高了发电效率。

进一步优化方案，最外层的电极4与摩擦板2边缘的距离为电极4高度的10倍，相邻两个电极4之间的距离为电极4高度的2-4倍，由于水滴较小，且大部分在摩擦板2中部运动，摩擦板2边缘不设置电极4减少了电极4的浪费，提高了利用率，电极4之间距离特点，能够保证水滴均匀带电，提高发电效率。

进一步优化方案，挡水板7宽度大于通孔6孔径，便于挡水板7对位于最下方的通孔6进行堵塞，防止进入储水腔5中的水滴不进行发电直接通过最下方通孔6滑出，造成水滴的浪费，挡水板7宽度适当，保证转筒10旋转过程中，储水腔5内的水滴无法从最下方通孔6滑出的同时，能够使水滴从进入时相邻的通孔6滑出。

进一步优化方案，摩擦板2的厚度小于旋转轴的半径，聚乙烯对苯二甲酸面板202与转筒10相切，防止转筒10在转动过程中，水滴从聚乙烯对苯二甲酸面板202滑落聚集在转筒10上，导致转筒10受到与旋转方向相反的压力，阻碍转筒10转动，摩擦板2整体偏旋转方向，使水滴即使堆积，也只会产生与旋转方向相同的推力，保证转筒10的正常旋转。

进一步优化方案，摩擦板2的数量为4个，所述摩擦板2数量根据需要确定，但摩擦板2数量不宜过多或过少，当摩擦板2小于3个时，转筒10不易转动，且转动不均，不利于发电，当摩擦板2数量过多时，大量水滴直接滴落在聚乙烯对苯二甲酸面板202上进入储水腔5，只有少数滴落在特富龙层201上，且滑落距离短产生电量不理想。

进一步优化方案，壳体1为中空圆柱体，壳体1圆弧面上开设有入水口8，壳体1连通有排水口9，将水滴能量收集系统设置在壳体1内，滴水滴时在入水口8滴落，水滴会直接与特富龙层201接触从而进行发电，当壳体1内水滴逐渐增多，壳体1底部水滴汇聚成水流后，可经排水口9排出，方便处理。

进一步优化方案，任意相邻两个摩擦板2的角度相同，使转筒10在转动过程中更加均匀，进而保证水滴在摩擦板2上滑落时尽可能平缓，方便发电工作的进行。

本发明的工作流程为：水滴降落时，使水滴落在涂覆有疏水特富龙201的摩擦板2上，在水滴作用下，摩擦板2带着转筒10开始转动，当转动到一定角度时，水滴在摩擦板2上滑动，滑动过程中产生摩擦电形成短路电流，同时水滴在活动过程中会接近金属电极4，由于接触带电，液体和固体表面存在电子转移过程，使固体表面的原子转化为离子，固体表面的离子与液体中离子相互作用，导致水-固界面附近分布着阳离子和阴离子，形成电双层，从而形成电流，摩擦板2通过导线连接有储能器进行储存能量；

在转筒10转动过程中，部分水滴滴落在摩擦板2的聚乙烯对苯二甲酸面板202上，水滴在聚乙烯对苯二甲酸面板202滑落经通孔6进入储水腔5，由于储水腔5最下方设置有挡水板7，水滴无法从最下方通孔6滑出，只能在旋转过程中从相邻摩擦板2上的通孔6滑出，进行发电。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。