一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置

本发明涉及管道维护，尤其涉及一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置。

背景技术：

1、结垢是一种常见的现象，水垢主要成分为难溶盐类，如：碳酸钙、碳酸镁、硫酸钙等。结垢现象不仅存在于自然界和日常生活中，在各种工业生产过程中也极为普遍，特别是在输油管道、供暖、供水系统以及热电厂煤灰排放系统的工作过程中，由于外界条件的变化，会在管道内部形成污垢，极大影响了生产的进行。

2、静电场除垢是一种物理除垢方法，其机理为：静电场使大的缔和水分子变成单个水分子，并使其发生极化，偶极矩增大，极性增强，极化的水分子吸附水中成垢的阴阳离子的能力增强，使其无法聚合成垢。静电场除垢技术在实际应用中并未广泛推广，主要由于需要外接电源导致装置布置困难，除需要消耗大量能源来维持静电水垢控制器的运行以外，由于高压电的接通，也会给日常工作、检修人员造成不便。这给静电水除垢控制器的普及和发展带来了极大的不便。

3、基于传统固-固摩擦纳米发电机的静电场防垢技术，通常需要在水中布置叶轮，使水流驱动叶轮，或采用湍流驱动摩擦纳米发电机结构，由于摩擦纳米发电机在水中工作，潮湿或漏水工作条件下，摩擦纳米发电机的性能发生下降。因此，传统摩擦纳米发电机在水环境中的应用受到潮湿与密封等问题的困扰。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，以克服摩擦纳米发电机在潮湿环境中性能下降的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，包括离子棒和摩擦纳米发电机；

4、所述离子棒包括电极棒和电介质层，所述电介质层包裹在所述电极棒外侧，所述离子棒由绝缘支架固定在金属管道横截面的中心位置；

5、所述摩擦纳米发电机包括疏水摩擦电层、电极层和基板层，所述疏水摩擦电层与水流接触，所述电极层设置在所述疏水摩擦电层的外侧，所述电极层的面积小于所述疏水摩擦电层的面积，并与水流完全隔离，所述基板层设置在所述电极层外侧，所述基板层设置在所述金属管道的内壁；

6、所述电极层与所述离子棒电性连接，所述金属管道与接地极电性连接；

7、所述金属管道内的水流依次流经所述电介质层和所述疏水摩擦电层。

8、进一步的，所述摩擦纳米发电机有多个，设置于所述金属管道内，多个所述电极层均与所述离子棒电性连接。

9、进一步的，所述电介质层的材料为绝缘聚合物材料。

10、进一步的，所述疏水摩擦电层的材质为聚四氟乙烯，所述电极层的材质为铜，所述基板层的材质为绝缘材料。

11、进一步的，还包括并联于所述电极层和所述接地极之间的整流放大电路。

12、进一步的，还包括外接于所述摩擦纳米发电机的电压表和报警装置。

13、有益效果：本申请公开的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，水流流过疏水摩擦电层时发生摩擦起电，使电极层上产生感应电势，产生的电流通过电性连接传输至金属管道内，金属管道内形成静电场，在静电场的作用下，水垢分子间的电子结合力被破坏，使其无法聚合成垢，防止管道内水垢的产生。疏水摩擦电层将水流与电极层完全隔离开，电极层工作过程中不与水流接触，其电学性能不会收到水流的影响，故无需对摩擦纳米发电机结构进行额外密封，避免了潮湿，漏水的工作条件对发电机性能的影响，既可降低成本又提高整体安全性。

技术特征：

1.一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：包括离子棒(2)和摩擦纳米发电机(3)；

2.如权利要求1所述的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：所述摩擦纳米发电机(3)有多个，设置于所述金属管道(4)内，多个所述电极层(32)均与所述离子棒(2)电性连接。

3.如权利要求1所述的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：所述电介质层(22)的材料为绝缘聚合物材料。

4.如权利要求1所述的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：所述疏水摩擦电层(31)的材质为聚四氟乙烯，所述电极层(32)的材质为铜，所述基板层(33)的材质为绝缘材料。

5.如权利要求1所述的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：还包括并联于所述电极层(32)和所述接地极(8)之间的整流放大电路(5)。

6.如权利要求1所述的一种基于固-液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，其特征在于：还包括外接于所述摩擦纳米发电机(3)的电压表(6)和报警装置(7)。

技术总结
本发明公开了一种基于固‑液摩擦纳米发电机的管道静电场防垢装置，包括离子棒和摩擦纳米发电机；所述离子棒包括电极棒和电介质层，所述电介质层包裹在所述电极棒外侧，所述离子棒由绝缘支架固定在金属管道横截面的中心位置；所述摩擦纳米发电机包括疏水摩擦电层、电极层和基板层，所述疏水摩擦电层与水流接触，所述电极层设置在所述疏水摩擦电层的外侧，并与水流完全隔离，所述基板层设置在所述电极层外侧；所述电极层与所述离子棒电性连接，所述金属管道与接地极电性连接；所述金属管道内的水流依次流经所述电介质层和所述疏水摩擦电层。本发明中疏水摩擦电层将水流与电极层完全分隔开，避免了潮湿的工作条件对摩擦纳米发电机性能的影响。

技术研发人员：李国宾,郝文含,周云,张璐,李庆涛,郑协清
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14