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专利号: 2019106176700
申请人: 河南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是:包括收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG)、收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)、圆台、旋转轴承、支架和挡水板,其中上方带有旋转轴承的圆台被固定在地面上,支架具有倾斜面,由底梁,斜梁,竖梁、顶梁和中空轴组成,其中中空轴一体成型于一底梁的中间;支架可以在水平方向上发生旋转;多个收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG)并排间隔分布于支架的倾斜面上,收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG1与支架的倾斜面之间具有间隙,具有风向标结构的风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)设置在中空轴上;挡水板设置于顶梁上且与竖梁成一定的角度;摩擦纳米发电机(W-TENG)的风向标结构起到调节风向的作用,当风的方向发生改变时,该结构可以及时调节器件面朝风力最大的方向以提高W-TENG的收集效率;挡水板和倾斜面对下收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)起到遮蔽作用,防止雨水对收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)的干扰。

2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG),为一种单电极工作模式的摩擦纳米发电机。

3.根据权利要求2所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG),其结构为硅胶构成的气囊结构包围铜片,气囊结构的一侧具有气孔,对气囊结构进行充气以便调整合适的气压,气囊结构的上表面为平面,下表面为凸面,气囊结构的上、下表面与铜片间具有间隙,间隙的大小能够保证在雨滴的重力和气囊压力的作用下气囊结构的上下表面能够与铜片的表面接触或分离。

4.根据权利要求3所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,所述气囊结构的上表面为平面,下表面为凸面,上表面的面积小于下表面的面积,当气流从气囊结构周围经过是,上表面的气压大于下表面的气压,气囊结构上表面的水滴在气压差的作用下,快速流向气囊结构12的下表面并经收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG)与倾斜面之间的间隙,快速流走。

5.根据权利要求4所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG)1的制备方法,包含以下步骤,步骤(1),混合制备硅胶溶液;

步骤(2),制作盖板,将混合好的硅胶溶液被刮涂在一个矩形的铜金属片上,固化硅胶溶液后取出,修剪得到矩形盖板,其中硅胶层为一平面位于铜金属片上表面;

步骤(3),制作矩形硅胶盒子,将混合好的硅胶溶液倒入预先经过3D打印的的模具中,在干燥箱中固化后取出,获得矩形硅胶壳,其中矩形硅胶壳的底面为凸面;

步骤(4),密封,将提前制作好的盖板与开口的硅胶盒进行密封并同时在一侧预留一个进气口,此时,铜金属薄片被封装在硅胶壳内。

6.根据权利要求5所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG),为一种接触分离的独立层工作模式的摩擦纳米发电机。

7.根据权利要求6所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)的结构是铜金属电极15的正面和背面分别被PTFE膜和PET膜包裹呈三明治结构,两个制作好的三明治结构呈锐角被对称性的粘在中空轴上,中空轴上的中空洞位于夹角处,中空洞促进气流从两三明治的夹角区域快速流过,扇叶状导电布位于两层PTFE膜之间,在气流作用下,中间的扇叶状导电布会不断与两侧的PTFE膜接触和分离,导电布材质轻盈,在较小的风力作用下也可以驱动该器件进行工作。

8.根据权利要求7所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,收集风能的摩擦纳米发电机(W-TENG)的制备方法,包含以下步骤,步骤(1),用激光切割机切割一片矩形的PET膜,接着在PET膜上粘贴的铜金属膜,最后在铜膜上覆盖一层PTFE薄膜,一个片状的三明治结构被制作完毕;利用上述同样的方法再制作一个片状的三明治结构;

步骤(2),通过一个3D打印机打印一个具有中空洞18的中空轴7,将两个片状的上述三明治结构的一端粘在中空洞18的两侧,其中两个贴有PTFE的面相对朝里,两个片状的三明治结构呈锐角分布,在两个片状的三明治结构的夹角中间设置以一扇叶状柔性导电布19。

9.根据权利要求8所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,所述基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置具有协同作用,同步收集风雨能的收集效果高于单独的收集雨滴能的摩擦纳米发电机(R-TENG)收集雨滴能与单独收集风能发电机(W-TENG)收集风能之和。

10.根据权利要求9所述的基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,其特征是,所述基于摩擦纳米发电机的风雨能收集装置,风速和雨速越大,协同作用越明显。