本发明专利技术提供了一种防风固沙的风力摩擦发电装置，其特征为在风力驱动下，柔性摩擦电极抖动并与沙丘表面及风力扬起的沙粒摩擦，从而使得电极表面摩擦接触带电，与接地电极之间产生脉冲式静电电流。装置包括：柔性摩擦电极；固定支撑装置和整流输出装置三部分；柔性摩擦电极包括电极层，绝缘层和摩擦层；固定支撑装置包括固定杆和支撑杆；整流输出装置包括整流滤波电路，存储单元和逆变升压装置。柔性摩擦电极为单摩擦电极，其以沙丘和沙粒作为对应摩擦体，通过风力驱动摩擦产电的同时增加沙丘表面粗糙度，提高防风固沙效果，本发明专利技术的防风固沙风力风力摩擦发电装置体积小，成本低，可多次插拔调整防止沙埋，能够二次利用，同时可以根据需要制作成所需尺寸的大小和形状，便于人工和机械化大面积安装布设。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护发电领域，具体说涉及一种设置在流动沙丘上的通过增加迎风湍流和沙丘表面接触摩擦产电同时增加粗糙度抑制沙漠流动的防风固沙风力摩擦发电装置。
技术介绍
目前对于治理生态条件恶劣的沙漠来说，单纯植树造林很难存活，目前仍然采用土工方格或草栅格拦截固沙方法。这种沙丘表面拦截固沙的作业方式简单易行，但草沙障的作用效果针对性不强，结果将导致材料的浪费和沙障结构的退化，施工时间和施工质量无法有效保障，使国家投入大量的工程资金，其所产生的经济效益和生态效益的目标无法实现。当前，随着科学技术与材料科学的不断发展，风力发电技术方兴未艾，很多风力电机出现在西部戈壁地区，但是在沙漠地区并不适合。虽然沙漠中的风力资源丰富，但是受地质条件限制，沙漠中高大起伏的沙丘无法支撑住同样巨大的风力发电机，使得沙漠中大量风能不能收集利用，却成了驱动活动沙丘移动的能量。因此，目前还没有技术能够在沙漠的移动沙丘中收集风力发电能源，同时面对活动沙丘的迁移，沙漠本身的治理也存在现实问题。综上所示，目前沙漠治理这些材料所制成的沙障在实际应用中均以沙漠本身为固定对象，通过物理或化学方法固沙，因材料容易老化和本身成本较高以及失去防护功能以后的残余碎片等。导致对环境造成不同程度的二次污染，这些都成为限制应用发展的主要因素。因此，寻找一种既能够防风固沙，又能够利用风力发电，同时能够适应沙漠沙丘中实际环境的装置，是现有防风治沙技术的显著提高。本专利技术就是试图研究一种能在移动沙丘上防风固沙同时风力发电的装置。
技术实现思路
本专利技术提出一种结构简单，使用可靠，在沙丘表面防风固沙并能通过风力摩擦发电的装置，其特征是以在沙丘表面上的安装柔性摩擦电极，与沙漠的沙丘表面组成摩擦组合，以沙丘内部埋入接地电极，利用风力驱动柔性摩
擦电极在沙丘表面抖动，从而与沙丘表面或扬起的沙粒产生摩擦发电。本专利技术利用风力驱动柔性摩擦发电电极在沙丘表面抖动，通过摩擦电极与沙丘表面和扬起的沙粒摩擦带电，因此当摩擦电极与接地电极(等电位源)实现电连接时，通过所述电极层和所述接地电极输出电流；所述单个摩擦电极本身的电极层与沙丘摩擦产生的静电到接地电极之间的电流通过整流装置后直流输出或存储。本专利技术装置通过风力驱动一方面增加了沙丘表面风力的湍流效果，一方面与沙丘表面摩擦增加了其粗糙度，实现防风固沙效果。因为表面粗糙度增加沙粒移动阻力，提高风沙表面的空气湍流，使得风沙本身原本有序的风力跃动迁移变得紊乱，降低表面风沙的整体迁移运动，从而抑制风沙的移动，达到提高沙丘表面的固沙效果。本专利技术装置其特征在于是单电极风力摩擦发电装置，其以沙丘表面为接触分离的摩擦面，并不需要另外制备摩擦面与之面对面的组成摩擦组合。本专利技术为柔性风力发电装置，其结构简单，成本低廉，可大规模分散布设安装在流动沙丘表面，不需要大型风力发电装置的地基基础和相应的地质条件。本专利技术装置是柔性摩擦单电极在风力作用下抖动实现与沙丘或沙粒表面发生接触和分离，其特征是当沙漠中的风力越大时，柔性摩擦电极与沙丘发生接触和分离的强度越高，频率越快，柔性摩擦单电极产生的电量也就越多。根据上述原理研制的本专利技术的风力风力摩擦发电装置包括：柔性摩擦电极，固定支撑装置和整流输出装置。所述柔性摩擦电极包括导电层，绝缘层和摩擦层。绝缘层位于导电层之下或包裹导电层，摩擦层与沙丘接触面对应，本专利技术的电极可不设摩擦层但易导致摩损和寿命缩短；柔性摩擦电极也可以只设导电层，使其同时充当摩擦介体，但金属电极抖动效果较弱，容易漏电同时影响耐磨程度和使用寿命。因此，一般设绝缘层增强摩擦起电效果和使用寿命。所述绝缘层位于导电层之下，绝缘层与沙丘表面摩擦产电；所述导电层材料可以为铝箔，锡箔，铜箔等金属及其合金薄膜，厚度为0.05mm～0.5mm也可以是镍网，铜网，铁丝网等金属丝及其合金丝网，厚度为0.1mm～1mm，也可以是导电胶带，掺有导电材料的导电布以及镀有金属电极的高分子聚合物等复合材料，厚度为0.1～10μm。绝缘层可以只覆盖在导电层的下面，也可以将上下包裹导电层以减少漏电。所述导电层与绝缘层之间的结合，可以通过涂布、胶粘、装订、缝合、热压、固结等不同方式粘接，为了增强导电性可以添加石墨，石墨烯，活性炭，炭黑粉，金属粉体等导电材料。所述绝缘材料材质可以使用聚乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈等高分子绝缘材料，也可以选用多种柔性材料，包括：尼龙、涤纶、芳纶、腈纶、丝绸、纯棉、亚麻、皮毛、纸等各种化纤或天然纤维类柔性材料；绝缘材料厚度为0.1mm～1.5mm，绝缘材料可以是无纺布，针织布，植绒布、绒面布，丝光布，条纹布等多种类型。为了增强电极与沙漠表面的摩擦产电效果，提高耐摩性能，所述绝缘层下可增加摩擦层，具体为在绝缘层表面固定格栅状，长条状，圆锥，立方锥，三角锥以及斑点状凸起，凸起材料为橡胶，树脂或沥青，从而增加绝缘材料与沙尘的摩擦程度，提高沙丘表面粗糙度，增强防风固沙及摩擦产电效果。根据本专利技术的柔性摩擦电极，其形状可以选用多种形式，包括长条形，矩形，菱形，三角形，椭圆形，锯齿形，波浪形，花边形等形状。本专利技术还包括固定支撑装置，所述固定支撑装置包括固定杆和支撑杆。固定杆用于柔性摩擦电极固定，支撑杆与固定杆连接用于支撑。所述固定支撑为具有一定强度，底部尖端的支撑杆，用于在沙丘中直接插入固定。整个装置通过机械或人工方式插入沙丘中，支撑杆上部的柔性摩擦发电电极与沙丘的间隔高度可以通过插拔方式调节。固定支撑的材质主要包括塑料，橡胶，玻璃，木材，竹子，陶瓷，水泥以及钢筋，铜，铁，铝等金属材质，固定杆可以为实心或中空管状，固定支撑的形状包括十字架型，十字花型，干字型，门框型，丁字形，V型和I型，Y型等各种形状。本专利技术所述柔性摩擦电极作为单电极固定在固定杆上，柔性摩擦电极与固定支撑装置的固定形式包括：通过细绳，铁丝，钢丝，绳索等方式绑定在固定杆上，也可以通过直接扣压，粘接，胶连，缝合，锚固等方式固定在固定杆上。固定支撑装置的支撑杆插入沙丘中固定位置，因此通过治风来治沙，利用对风空气流的扰乱和增加风向无序性来抑制沙粒的扬起和定向迁移，并不直接固定沙粒本身。本专利技术所述固定支撑装置的支撑杆底端为锥形，锥角为30～75°，锥形材
料为导体同时起到接地电极作用，其材质可以为铁，铜，银，铝，锡，铬等导电金属或合金，也可以为碳纤维材质。锥底一方面提高贯入过程中的材料强度便于插入沙丘中，一方面起到沙丘内的大地接地作用。在固定支撑内部有带状摩擦发电电极和接地电极的各自连接导线，两电极导线通过桥式整流器整流为直流输出至电量收集导线，整个系统原理示意如图4所示，大量柔性摩擦电极产生的低频脉冲电流经整流和滤波之后被收集存储到电容器或电池等电能存储单元之中，也可以在整流之后通过升压逆变器并网或供给当地电网使用。本专利技术所述防风固沙的风力摩擦发电装置，其通过人工或机械化方式连续插入沙丘之中，其可以分散布设固定在流动沙丘的表面，不需要大型风力发电装置的地基基础和相应的地质条件。柔性摩擦电极与沙丘表面之间的摩擦空隙的可以根据沙丘地形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于沙漠治理防风固沙的风力摩擦发电装置，其特征在于采用柔性摩擦单电极，风力抖动实现与沙丘表面或沙粒发生摩擦接触分离，从而电极摩擦带电并在与插入沙下的接地电极(等电位源)间输出电流；柔性电极抖动中同时增加空气湍流，增强沙丘表面粗糙度，抑制风沙定向有序迁移，实现防风固沙的效果。
【技术特征摘要】
1.一种用于沙漠治理防风固沙的风力摩擦发电装置，其特征在于采用柔性摩擦单电极，风力抖动实现与沙丘表面或沙粒发生摩擦接触分离，从而电极摩擦带电并在与插入沙下的接地电极(等电位源)间输出电流；柔性电极抖动中同时增加空气湍流，增强沙丘表面粗糙度，抑制风沙定向有序迁移，实现防风固沙的效果。2.根据权利要求1所述的风力摩擦发电装置，其所述装置由柔性摩擦电极，固定支撑装置和整流输出装置三部分组成：所述柔性摩擦电极包括导电层，绝缘层和摩擦层三部分，绝缘层位于导电层之下或上下包裹导电层，摩擦层与沙丘接触面对应，电极可以不设摩擦层，也可只设导电层，使其同时充当摩擦介体；所述固定支撑包括固定杆和支撑杆；固定支撑内部有带状摩擦发电电极和接地电极各自引出导线连接，通过导线将两电极间电流输到整流输出装置。所述整流输出装置包括整流单元，存储单元和逆变并网单元，大量柔性摩擦电极产生的低频脉冲电流经整流和滤波之后被收集存储到电容器或电池等电能存储单元之中，也可以在整流之后通过升压逆变器并网买电或供给当地电网使用。3.根据权利要求1-2所述的风力摩擦发电装置，其柔性摩擦电极特征是所述导电层材料可以为铝箔，锡箔，铜箔等金属及其合金薄膜，厚度为0.05mm～0.5mm；也可以是镍网，铜网，铁丝网等金属丝及其合金丝网，厚度为0.1mm～1mm；也可以是导电胶带，掺有导电材料的导电布以及镀有金属电极的高分子聚合物等复合材料，厚度为0.1～10μm。4.根据权利要求1-2所述的风力摩擦发电装置，其柔性摩擦电极特征包括：所述绝缘层的材质可以使用聚乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯醇，聚丙烯，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈等高分子薄膜绝缘材料，也可以选用尼龙、涤纶、芳纶、腈纶、丝绸、纯棉、亚麻、皮毛、纸等各种化纤或天然...
【专利技术属性】
技术研发人员：李泽唐，
申请(专利权)人：李泽唐，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。