发电机及其制备方法和发电机组技术

本发明专利技术涉及一种发电机及其制备方法和发电机组。该发电机包括如下步骤：支架及固定于支架上的发电单元和摩擦单元，发电单元和摩擦单元间隔设置，发电单元包括电极层和驻极体层，驻极体层层叠于电极层上，驻极体层被充负电处理；摩擦单元包括支撑薄膜和摩擦层，支撑薄膜的一端与支架固定连接，支撑薄膜的另一端在风力的作用下可飘动，摩擦层的材料为导电材料，摩擦层层叠于支撑薄膜上，摩擦层与电极层电连接，摩擦层层叠于摩擦层上，摩擦层与驻极体层相对设置，摩擦层与驻极体层可接触，其中，摩擦层随支撑薄膜可飘动而使摩擦层与电极层之间的距离改变，并使摩擦层与驻极体层接触。上述发电机具有较好的输出性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电
，特别涉及一种发电机及其制备方法和发电机组。
技术介绍
随着物联网技术的发展和进步，对于传感器的需求更加迫切，对传感器供电模块的供电问题也提出了严峻挑战。由于电池的寿命等限制因素，除了使用电池，我们迫切的需要发展多种能量收集方法来补充电池作为传感器电源的供给，从而使得复合能源器件应运而生，例如摩擦电发电机。目前，已经报道的摩擦电发电机通常是由两种不同的摩擦性质的材料构成，基于两种材料的接触和分离，以产生电信号。尽管摩擦发电技术近几年来发展迅速，实际上这种发电技术不可避免的面临实际应用方面的问题，充电能力较弱，难以满足电子器件长期稳定的供能需求。如果能进一步提高摩擦发电机的输出性能，从而实现对各种电子产品进行持续充电，将能从根本上缓解当前的能源危机。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种输出性能较好的发电机。此外，还提供一种发电机的制备方法和发电机组。一种发电机，包括支架及固定于所述支架上的发电单元和摩擦单元，所述发电单元和所述摩擦单元间隔设置，其中：所述发电单元包括电极层和驻极体层，所述驻极体层层叠于所述电极层上，所述驻极体层被充负电处理；所述摩擦单元包括支撑薄膜和摩擦层，所述支撑薄膜的一端与所述支架固定连接，所述支撑薄膜的另一端在风力的作用下可飘动，所述摩擦层的材料为导电材料，所述摩擦层层叠于所述支撑薄膜上，所述摩擦层与所述电极层电连接，所述摩擦层与所述驻极体层相对设置，所述摩擦层与所述驻极体层可接触，
其中，所述摩擦层随所述支撑薄膜可飘动而使所述摩擦层与所述电极层之间的距离改变，并使所述摩擦层与所述驻极体层接触。在其中一个实施例中，所述电极层的材料选自镍、铝、金、银、铜及铟锡氧化物中的一种。在其中一个实施例中，所述摩擦层的材料选自镍、铝、金、银、铜及铟锡氧化物中的一种。在其中一个实施例中，所述驻极体层的材料选自无定形氟树脂、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚碳酸酯、聚全氟乙烯丙烯、聚丙烯、聚乙烯、二氧化硅及硅基氮化硅中的一种。在其中一个实施例中，所述支撑薄膜的材料选自聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二酯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈及聚双苯酚碳酸酯中的一种。在其中一个实施例中，所述支架为两端开口的柱形壳体，所述发电单元和所述摩擦单元均收容于所述支架内，所述电极层远离所述驻极体层的一面与所述支架的内壁固定连接，所述支撑薄膜的一端与所述支架的一个开口端固定连接，另一端朝所述支架的轴向延伸。一种发电机的制备方法，包括如下步骤：在电极层上形成驻极体层，并对所述驻极体层充负电处理，得到发电单元；在支撑薄膜上形成摩擦层，得到摩擦单元，其中，所述摩擦层的材料为导电材料；提供支架，将所述发电单元和所述支撑薄膜的一端间隔固定于所述支架上，使所述摩擦层与所述驻极体层相对设置，并将所述摩擦层与所述电极层电连接，其中，所述摩擦层与所述驻极体层可接触，所述支撑薄膜远离所述支架的一端在风力的作用下可飘动，所述摩擦层随所述支撑薄膜可飘动而使所述摩擦层与所述电极层之间的距离改变，并使所述摩擦层与所述驻极体层接触。在其中一个实施例中，在所述支撑薄膜上形成所述摩擦层的方法为磁控溅射镀膜或电子束蒸镀。一种发电机组，包括支架、第一发电单元、第二发电单元和摩擦单元，所述第一发电单元、所述第二发电单元和所述摩擦单元均固定于所述支架上，所述第一发电单元和所述第二发电单元均与所述摩擦单元间隔设置，且所述摩擦单元位于所述第一发电单元和所述第二发电单元之间，其中：所述第一发电单元包括第一电极层和第一驻极体层，所述第一驻极体层层叠于所述第一电极层上，所述第一驻极体层被充负电处理；所述第二发电单元包括第二电极层和第二驻极体层，所述第二驻极体层层叠于所述第二电极层上，所述第二驻极体层被充负电处理；所述摩擦单元包括支撑薄膜、第一摩擦层和第二摩擦层，所述支撑薄膜的一端与所述支架固定连接，所述支撑薄膜的另一端在风力的作用下可飘动，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层分别层叠于所述支撑薄膜的相对的两个表面上，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层的材料均为导电材料，所述第一摩擦层与所述第一电极层电连接，所述第一摩擦层与所述第一驻极体层相对设置，且所述第一摩擦层与所述第一驻极体层可接触，所述第二摩擦层与所述第二电极层电连接，所述第二摩擦层与所述第二驻极体层相对设置，且所述第二摩擦层与所述第二驻极体层可接触；其中，所述第一摩擦层和所述第二摩擦层随所述支撑薄膜可飘动而使所述第一摩擦层与所述第一电极层之间距离和所述第二摩擦层与所述第二电极层之间的距离均改变，并使所述第一摩擦层与所述第一驻极体层接触，所述第二摩擦层与所述第二驻极体层接触。由于上述发电机的支撑薄膜在风力的作用下能够飘动，并带动摩擦层飘动，使摩擦层与驻极体层接触摩擦，以实现摩擦发电；同时，当摩擦层与驻极体层不接触时，由于驻极体层被充负电处理，且摩擦层为导电材料，使得储存有电荷的驻极体层、电极层与摩擦层构成电容结构，当支撑膜层能够在风力的作用下飘动，使得电极层与摩擦层的距离不断变化，导致电容结构的电容值发生改变，电荷不断在电极层和摩擦层之间重新分布，以实现静电发电，从而将静电发电和摩擦发电结合在一起，能够有效地提高了发电机的输出性能。附图说明图1为一实施方式的发电机的结构示意图；图2为图1所示的发电机省略了支架后的摩擦层与驻极体层接触时的电荷分布的示意图；图3为图2所示的发电机的摩擦层与驻极体层分开后的电荷分布的示意图；图4为一实施方式的发电机的制备方法的流程图；图5为一实施方式的发电机组的结构示意图；图6为实施例1的发电机的充电时间与充电电压的曲线图；图7为对比例1的发电机的充电时间和充电电压的曲线图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，一种发电机100，包括支架110、发电单元120和摩擦单元130。支架110为整个发电机100的支撑部分。其中，支架110为两端开口的柱形壳体。具体在本实施例中，支架110为两端开口的方柱形壳体。发电单元120固定于支架110上。具体的，发电单元120收容于支架110内。发电单元120包括电极层122和驻极体层124。电极层122固定于支架110的内壁上。其中，电极层122可通过导线与整流器相连接。其中，电极层122的材料选自镍、铝、金、银、铜及铟锡氧化物中的一种。驻极体层124层叠于电极层122上。其中，驻极体层124的材料选自无定形氟树脂、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚碳酸酯、聚
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【技术保护点】
一种发电机，其特征在于，包括支架及固定于所述支架上的发电单元和摩擦单元，所述发电单元和所述摩擦单元间隔设置，其中：所述发电单元包括电极层和驻极体层，所述驻极体层层叠于所述电极层上，所述驻极体层被充负电处理；所述摩擦单元包括支撑薄膜和摩擦层，所述支撑薄膜的一端与所述支架固定连接，所述支撑薄膜的另一端在风力的作用下可飘动，所述摩擦层的材料为导电材料，所述摩擦层层叠于所述支撑薄膜上，所述摩擦层与所述电极层电连接，所述摩擦层与所述驻极体层相对设置，所述摩擦层与所述驻极体层可接触，其中，所述摩擦层随所述支撑薄膜可飘动而使所述摩擦层与所述电极层之间的距离改变，并使所述摩擦层与所述驻极体层接触。

【技术特征摘要】
1.一种发电机，其特征在于，包括支架及固定于所述支架上的发电单元和摩擦单元，所述发电单元和所述摩擦单元间隔设置，其中：所述发电单元包括电极层和驻极体层，所述驻极体层层叠于所述电极层上，所述驻极体层被充负电处理；所述摩擦单元包括支撑薄膜和摩擦层，所述支撑薄膜的一端与所述支架固定连接，所述支撑薄膜的另一端在风力的作用下可飘动，所述摩擦层的材料为导电材料，所述摩擦层层叠于所述支撑薄膜上，所述摩擦层与所述电极层电连接，所述摩擦层与所述驻极体层相对设置，所述摩擦层与所述驻极体层可接触，其中，所述摩擦层随所述支撑薄膜可飘动而使所述摩擦层与所述电极层之间的距离改变，并使所述摩擦层与所述驻极体层接触。2.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述电极层的材料选自镍、铝、金、银、铜及铟锡氧化物中的一种。3.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述摩擦层的材料选自镍、铝、金、银、铜及铟锡氧化物中的一种。4.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述驻极体层的材料选自无定形氟树脂、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚碳酸酯、聚全氟乙烯丙烯、聚丙烯、聚乙烯、二氧化硅及硅基氮化硅中的一种。5.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述支撑薄膜的材料选自聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二酯醇、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯腈及聚双苯酚碳酸酯中的一种。6.根据权利要求1所述的发电机，其特征在于，所述支架为两端开口的柱形壳体，所述发电单元和所述摩擦单元均收容于所述支架内，所述电极层远离所述驻极体层的一面与所述支架的内壁固定连接，所述支撑薄膜的一端与所述支架的一个开口端固定连接，另一端朝所述支架的轴向延伸。7.一种发电机的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在电极层上形成驻极体层，并对所述驻极体层充负电处理，得到发电单元；在支撑薄膜上形成摩擦层，得到摩擦单元，其中，所述摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪飞，吴迎春，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44