一种摩擦纳米发电机高效率发电方法

文档序号:33193567发布日期:2023-02-04 09:54阅读:119来源:国知局

1.本发明涉及纳米发电技术领域,具体为一种摩擦纳米发电机高效率发电方法。


背景技术:

2.摩擦纳米发电机作为一种能量产生单元,在其内部的电路中,由于摩擦起电效应,两个摩擦电极性不同的摩擦材料薄层之间会发生电荷转移而使得二者之间形成一个电势差;在外部电路中,电子在电势差的驱动下在两个分别粘贴在摩擦电材料层背面的电极之间或者电极与地之间流动,从而来平衡这个电势差。
3.传统的摩擦纳米发电机大多将摩擦纳米发电机放置于海平面,利用海浪的波浪带动摩擦纳米发电机产生摩擦,进而使摩擦纳米发电机产生电能进行供给,然而传统的装置在使用过程中,由于将装置本体放置于海面上,而海面本体海浪大小并非稳定,时而大浪翻滚,时而平静,从而导致装置本体运输的电能并不稳定,进一步影响了装置的电能供给。


技术实现要素:

4.针对现有技术的不足,本发明提供了一种摩擦纳米发电机高效率发电方法,解决了传统的装置电能受海浪影响导致电能生成不稳定,电能运输不稳定的问题。
5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种摩擦纳米发电机高效率发电方法。
6.包括以下步骤:
7.步骤一:准备材料;
8.①
硅片模具;
9.②
10ml交联剂;
10.③
聚酯纤维薄片;
11.④
100ml聚二甲基硅氧烷;
12.⑤
模板;
13.⑥
负电微纳米;
14.⑦
碱性溶液;
15.⑧
能量暂存器;
16.步骤二:摩擦纳米发电机制备;
17.①
将100ml聚二甲基硅氧烷与10ml交联剂倾倒至200ml容量瓶中并进行混合,之后对混合生成混合物内添加负电微纳米,混合生成聚二甲基硅氧烷浆料,之后将聚二甲基硅氧烷浆料涂抹在模板表面等待聚二甲基硅氧烷浆料干透成膜,之后进行脱模,之后将膜浸入碱性溶液中得到聚二甲基硅氧烷膜;
18.②
对聚二甲基硅氧烷膜进行打磨,并对聚二甲基硅氧烷膜表面添加磨合剂分散液,再将聚二甲基硅氧烷膜贴合在硅片模具中,再将聚酯纤维薄片与聚二甲基硅氧烷膜表面贴合放置于硅片模具之内;
19.③
将聚酯纤维薄片加装电线并将电线远离聚酯纤维薄片的一端由硅片模具内部延伸并与能量暂存器对接。
20.④
放置两个大型鱼缸,分别为鱼缸a和鱼缸b,并在鱼缸a内部搭建模拟大坝,再通过电机带动水流流经大坝,并架设辅助水管使内部水流循环运转,在鱼缸b内部搭建海浪模拟。
21.步骤三;开始试验;
22.①
将硅片模具放置于鱼缸a内大坝水流流经处,再将摩擦纳米发电机加装连接线与外接发电展示灯进行对接;
23.②
将硅片模具放置于鱼缸b内海浪表面,再将摩擦纳米发电机加装连接线与外接发电展示灯进行对接。
24.③
将鱼缸a和鱼缸b的外接发电装置展示灯进行比对,试验时观测记录外接发电展示灯光亮是否稳定,光亮强度。
25.④
将鱼缸a内部摩擦纳米发电机与外接发电展示灯之间的连接线断开,并在中间加装能量暂存器,之后将鱼缸b内部摩擦纳发电机与外接发电机展示灯之间连接线断开,之后在中间加装能量暂存器,并观测外接发电展示灯何时照明。
26.步骤四:得出结论;
27.①
由观测外接发电展示灯光亮的稳定与光亮强度得出:鱼缸a内部的摩擦纳米发电机在受到大坝内部水流影响,从而使摩擦纳米发电机持续稳定发电,鱼缸b内部摩擦纳米发电机受海浪影响,导致装置时而发电时而断电,导致装置发电不够稳定。
28.②
加装能量暂存器后观测外接发电展示灯何时照明得出:鱼缸a内部的摩擦纳米发电机受到大坝内部持续水流推动的影响,从而使摩擦纳米发电机发电更快,鱼缸b内部摩擦纳米发电机受不稳定海浪影响,导致装置发电较慢。
29.本发明的一种优选方案,所述能量暂存器用于存储摩擦纳米发电机供给电量,当能量暂存器达到装置存储峰值时,将电能传输至供电装置,之后再由供电装置对外部持续稳定供电。
30.本发明的一种优选方案,所述磨合剂分散液用于降低聚二甲基硅氧烷膜表面摩擦系数,并提高输出电能量。
31.本发明的一种优选方案,所述聚酯纤维薄片与聚二甲基硅氧烷膜的摩擦来产生电力,借助一种分离技术,当摩擦发生时,两层聚合物薄膜之间产生电荷分离并形成电势差,经由外部电路即可形成电流,在摩擦中,聚酯纤维产生电子,聚二甲基硅氧烷膜则负责接收电子。
32.本发明的一种优选方案,所述交联剂是一种能够在线型分子之间起架桥作用的物质,从而使多个线型分子相互键合形成网状结构,通过添加交联剂,使聚二甲基硅氧烷能够混合凝固,形成薄膜。
33.本发明的一种优选方案,所述硅片模具使装置本体实现可拉伸、可水洗,且电荷密度得到明显提升,使用纳米结构电极材料的摩擦纳米发电机电荷密度约为100μc/

;聚四氟乙烯(ptfe)做介质层,液态金属与聚四氟乙烯进行摩擦,其电荷密度约为200μc/

;使用硅片模具的本装置电荷密度约为300μc/


34.与现有技术对比,本发明具备以下有益效果:
35.1、该摩擦纳米发电机高效率发电方法,通过聚二甲基硅氧烷与交联剂的配合使用,通过将聚二甲基硅氧烷与交联剂混合并添加负电微纳米与浸泡碱性溶液得到聚二甲基硅氧烷膜,并添加磨合剂分散液,利用磨合剂分散液减少聚二甲基硅氧烷膜与聚酯纤维薄片之间的摩擦力,并提高该部分之间电能的运输,之后将该装置放置于大坝处,利用大坝本身水流稳定的冲击,且大坝水流冲击峰值与低值都相较于海浪冲击峰值与低值,从而进一步提高了摩擦纳米发电机的发电效率。
36.2、该摩擦纳米发电机高效率发电方法,通过能量暂存器与聚酯纤维薄片的配合使用,装置内部电量生成后运输至能量暂存器,之后能量暂存器存储电量,直至能量暂存器内部电量达到峰值时,将能量暂存器内部电量传输至供电装置,之后利用供电和装置对外部所需供电区域稳定的持续供电,相比较传统的装置,本装置对电量暂存后传输至供电装置,避免了装置本体电量供给时电量不稳定,影响到装置本身的使用。
具体实施方式
37.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。
38.本发明提供一种技术方案:一种摩擦纳米发电机高效率发电方法,包括以下步骤:
39.步骤一:准备材料;
40.①
硅片模具;
41.②
10ml交联剂;
42.③
聚酯纤维薄片;
43.④
100ml聚二甲基硅氧烷;
44.⑤
模板;
45.⑥
负电微纳米;
46.⑦
碱性溶液;
47.⑧
能量暂存器;
48.步骤二:摩擦纳米发电机制备;
49.①
将100ml聚二甲基硅氧烷与10ml交联剂倾倒至200ml容量瓶中并进行混合,之后对混合生成混合物内添加负电微纳米,混合生成聚二甲基硅氧烷浆料,之后将聚二甲基硅氧烷浆料涂抹在模板表面等待聚二甲基硅氧烷浆料干透成膜,之后进行脱模,之后将膜浸入碱性溶液中得到聚二甲基硅氧烷膜;
50.②
对聚二甲基硅氧烷膜进行打磨,并对聚二甲基硅氧烷膜表面添加磨合剂分散液,再将聚二甲基硅氧烷膜贴合在硅片模具中,再将聚酯纤维薄片与聚二甲基硅氧烷膜表面贴合放置于硅片模具之内;
51.③
将聚酯纤维薄片加装电线并将电线远离聚酯纤维薄片的一端由硅片模具内部延伸并与能量暂存器对接。
52.④
放置两个大型鱼缸,分别为鱼缸a和鱼缸b,并在鱼缸a内部搭建模拟大坝,再通过电机带动水流流经大坝,并架设辅助水管使内部水流循环运转,在鱼缸b内部搭建海浪模拟。
53.步骤三;开始试验;
54.①
将硅片模具放置于鱼缸a内大坝水流流经处,再将摩擦纳米发电机加装连接线与外接发电展示灯进行对接;
55.②
将硅片模具放置于鱼缸b内海浪表面,再将摩擦纳米发电机加装连接线与外接发电展示灯进行对接。
56.③
将鱼缸a和鱼缸b的外接发电装置展示灯进行比对,试验时观测记录外接发电展示灯光亮是否稳定,光亮强度。
57.④
将鱼缸a内部摩擦纳米发电机与外接发电展示灯之间的连接线断开,并在中间加装能量暂存器,之后将鱼缸b内部摩擦纳发电机与外接发电机展示灯之间连接线断开,之后在中间加装能量暂存器,并观测外接发电展示灯何时照明。
58.步骤四:得出结论;
59.①
由观测外接发电展示灯光亮的稳定与光亮强度得出:鱼缸a内部的摩擦纳米发电机在受到大坝内部水流影响,从而使摩擦纳米发电机持续稳定发电,鱼缸b内部摩擦纳米发电机受海浪影响,导致装置时而发电时而断电,导致装置发电不够稳定,传统的装置在使用过程中将装置本体放置于海面上使装置受到海浪本体的影响,利用鱼缸b模拟传统的装置在海面上的使用状况,之后利用鱼缸a与鱼缸b内部情况进行对比,从而了解到本装置发电相比较传统的装置稳定性区别。
60.②
加装能量暂存器后观测外接发电展示灯何时照明得出:鱼缸a内部的摩擦纳米发电机受到大坝内部持续水流推动的影响,从而使摩擦纳米发电机发电更快,鱼缸b内部摩擦纳米发电机受不稳定海浪影响,导致装置发电较慢,利用鱼缸b模拟传统的装置放置于海面上受海浪影响的装置,之后利用鱼缸a模拟本装置的装置,从而进行对比得出装置发电量的快慢与多少。
61.其中,能量暂存器用于存储摩擦纳米发电机供给电量,当能量暂存器达到装置存储峰值时,将电能传输至供电装置,之后再由供电装置对外部持续稳定供电,通过加装能量存储器,从而利用能量存储器存储装置生成的电能,当能量存储器内部存储电量达到峰值时,将内部电量运输至供电装置,且供电装置对外运输电量时,能量存储器内部依旧在稳定存储摩擦纳米发电装置供电电能,从而使装置供电稳定,避免装置对外直接供电,导致装置本体受到电量生成的多少影响到装置供电。
62.其中,磨合剂分散液用于降低聚二甲基硅氧烷膜表面摩擦系数,并提高输出电能量。
63.其中,聚酯纤维薄片与聚二甲基硅氧烷膜的摩擦来产生电力,借助一种分离技术,当摩擦发生时,两层聚合物薄膜之间产生电荷分离并形成电势差,经由外部电路即可形成电流,在摩擦中,聚酯纤维产生电子,聚二甲基硅氧烷膜则负责接收电子。
64.其中,交联剂是一种能够在线型分子之间起架桥作用的物质,从而使多个线型分子相互键合形成网状结构,通过添加交联剂,使聚二甲基硅氧烷能够混合凝固,形成薄膜。
65.其中,硅片模具使装置本体实现可拉伸、可水洗,且电荷密度得到明显提升,使用纳米结构电极材料的摩擦纳米发电机电荷密度约为100μc/

;聚四氟乙烯(ptfe)做介质层,液态金属与聚四氟乙烯进行摩擦,其电荷密度约为200μc/

;使用硅片模具的本装置电荷密度约为300μc/


66.工作原理,将100ml聚二甲基硅氧烷与10ml交联剂倾倒至200ml容量瓶中并进行混
合,之后对混合生成混合物内添加负电微纳米,混合生成聚二甲基硅氧烷浆料,之后将聚二甲基硅氧烷浆料涂抹在模板表面等待聚二甲基硅氧烷浆料干透成膜,之后进行脱模,之后将膜浸入碱性溶液中得到聚二甲基硅氧烷膜,再对聚二甲基硅氧烷膜进行打磨,并对聚二甲基硅氧烷膜表面添加磨合剂分散液,再将聚二甲基硅氧烷膜贴合在硅片模具中,再将聚酯纤维薄片与聚二甲基硅氧烷膜表面贴合放置于硅片模具之内,之后将聚酯纤维薄片加装电线并将电线远离聚酯纤维薄片的一端由硅片模具内部延伸并与能量暂存器对接,再将硅片模具放置于大坝水流流经处,并将硅片模具与能量暂存器对接,之后将能量暂存器与供电装置对接。
67.需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
68.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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