一种摩擦发电水体杀菌装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种摩擦发电水体杀菌装置。本实用新型专利技术包括摩擦发电单元和芒刺电极杀菌单元，摩擦发电单元包括具有中空结构的绝缘壳体，绝缘壳体的内表面上设有两片分隔设置的金属电极，绝缘壳体的内部设有可在该中空结构内运动的非金属摩擦体，非金属摩擦体在该中空结构内运动时不与绝缘壳体的内表面接触；芒刺电极杀菌单元包括两片独立的芒刺电极，芒刺电极与金属电极通过导线连接。本实用新型专利技术通过非金属摩擦体的运动使其与金属电极表面摩擦从而产生等量电性相反的电荷，当非金属摩擦体由一片金属电极向另一片金属电极运动时，这种静电平衡被打破，电子通过导线迁移至芒刺电极以对芒刺电极供电，两片芒刺电极之间产生高压电场，从而进行杀菌。

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦发电水体杀菌装置
本技术涉及水体杀菌设备的
，特别是指一种摩擦发电水体杀菌装置。
技术介绍
水体中的微生物，特别是饮用水中滋生的微生物会对人体健康带来危害；随着生活水平的不断提升，人们对健康越来越关注，水体杀菌技术也越来越受到人们的重视。采用氯气或臭氧等化学杀菌的水处理方式会在水体中形成次氯酸、溴酸盐等有害副产物，造成二次污染，将逐渐被淘汰。更安全的水体物理杀菌技术越来越受到人们的重视。利用电场作用可以进行水体杀菌处理，其作用机理是：采用直流电电源在一对电极上分别施加正负高电压(103-105伏特)，在电场的作用下，电能产生的机械压缩作用使细胞膜发生不可逆形变，使细胞膜分解，细胞质部分或全部流出，从而造成细菌最终死亡。电场杀菌的弊端主要有：①高电压耗能，对人体安全具有危害性；②高电压下的金属电极在水体环境中会发生阳极溶解，向水体中释放重金属离子，危害人体健康和环境；③高电压下水会发生电解，生成氢气和氧气，对于密闭环境会存在爆炸等安全风险；④极性恒定的电极表面易沉积死亡的细菌，显著降低杀菌效率；⑤结构及控制系统复杂。
技术实现思路
基于以上技术问题，本技术的目的是提出一种结构简单的摩擦发电水体杀菌装置，无须外部电源驱动，可解决现有水体电场杀菌技术存在的工作电压高、能耗大、电极结构不稳定、杀菌效率低和操作不安全的问题。本技术的技术方案是这样实现的：包括摩擦发电单元和与之连接的芒刺电极杀菌单元；所述摩擦发电单元包括具有中空结构的绝缘壳体，所述绝缘壳体的内表面上设有两片分隔设置的金属电极，所述绝缘壳体的内部设有可在该中空结构内产生与所述金属电极的相对摩擦运动的非金属摩擦体，所述非金属摩擦体在该中空结构内运动时不与所述绝缘壳体的内表面接触；所述芒刺电极杀菌单元包括两片用于放置在待杀菌的水体中的平行且间隔设置的芒刺电极，所述芒刺电极与所述金属电极通过导线连接。本技术利用非金属摩擦体在绝缘壳体内部空腔内的运动，使非金属摩擦体与金属电极产生摩擦，从而在非金属摩擦体表面和金属电极表面分别产生等量的电性相反的电荷，达到静电平衡；当非金属摩擦体由一片金属电极向另一片金属电极运动时，上述静电平衡被打破，电子将通过外电路迁移，直至达到新的静电平衡。在非金属摩擦体运动期间，电子的不断迁移会在两片芒刺电极之间形成电压和电流。芒刺电极表面的结构可极大地增强两片芒刺电极之间的电场强度，使流经芒刺电极的水流中的微生物发生细胞不可逆形变而死亡，从而完成水体的杀菌工作；该装置结构简单，设计合理，无需外部电源驱动，芒刺电极极性快速切换，电极结构稳定，寿命长，杀菌效果好，经济实用。作为一种优选的实施方案，所述非金属摩擦体连接有驱动其在所述绝缘壳体的中空结构内运动的驱动机构。非金属摩擦体在外部驱动机构的带动作用下，使其在绝缘壳体的内部进行运动，从而使两片芒刺电极之间产生高达50伏特的电压，外电路中流过的电流可达微安级。这种外力驱动机构的带动，使非金属摩擦体运动快，产生的电压高，杀菌效果更好。作为一种优选的实施方案，所述驱动机构为转轮，所述转轮上设有多个翅片，所述翅片中至少一个翅片为永久磁铁翅片，所述非金属摩擦体内设有磁性体。绝缘壳体的一侧设置转轮，通过转轮上的永久磁铁翅片带动含有磁性体的非金属摩擦体运动，这种转轮可以是电力来带动，也可以充分利用水体杀菌环境直接利用水流来带着转轮旋转，以进一步节约能源。作为一种优选的实施方案，所述芒刺电极包括基体，所述基体上设有若干个可允许水流自由通过的通孔，所述基体上还设有分立芒刺，所述基体和所述分立芒刺均具有导电性。选用这种具有多孔结构可允许水流自由通过并具有导电性的芒刺电极，可以将其直接放在待杀菌的水流中；这种芒刺电极表面存在的大量一维微纳米分立芒刺结构可极大地增强两片芒刺电极之间的电场强度，使流经芒刺电极的水流中的微生物发生细胞不可逆形变而死亡，从而完成水体的杀菌工作。作为一种优选的实施方案，所述分立芒刺为线性、棒状、针状中的任意一种。本技术的分立芒刺可以是金、银等贵金属材质的一维微纳米结构，例如：纳米线、纳米棒或放射形针状物等，也可以是表面沉积有贵金属纳米粒子的具有存储电子性能的半导体一维微纳米结构，例如：表面沉积有纳米银粒子的ZnO放射形针状结构或WO3针状结构等。作为一种优选的实施方案，所述基体的孔隙率为95-97％，所述通孔的孔径为50-500μm，单位英寸长度上的平均孔数为100-150。这种设置的基体可以使水流自由通过，阻力小，不会显著升高水压，使用方便。作为一种优选的实施方案，所述绝缘壳体为球形设置，所述金属电极为紧贴于所述绝缘壳体内表面上的半球形设置，两片所述金属电极在所述绝缘壳体的内表面上呈镜面对称分布。球形设置的绝缘壳体的外表面光滑，其漂浮在水中时，在水波的作用下可以快速滚动，从而使其内部的非金属摩擦体与金属电极之间产生相对运动；半球形的金属电极可以更好的紧贴于绝缘壳体的内表面，两个半球形金属电极之间的间隔小于非金属摩擦体的尺寸，使非金属摩擦体平滑的由一片金属电极滑动到另一片金属电极，避免了非金属摩擦体与绝缘壳体的接触。作为一种优选的实施方案，所述非金属摩擦体为呈圆形设置的橡胶球。圆形设置的非金属摩擦体运动自如，运动速度快；橡胶球的表面粗糙，其与金属电极的摩擦力大，摩擦产生的电荷多。作为一种优选的实施方案，所述金属电极与所述绝缘壳体的内表面粘结连接。金属电极通过结构胶紧密粘接在绝缘壳体的内表面上，这种结构胶耐老化、耐疲劳、耐腐蚀，在预期寿命内性能稳定，确保摩擦发电单元的结构稳定性。作为一种优选的实施方案，所述绝缘壳体上设有供导线通过的穿线孔，所述导线的一端与所述金属电极焊接连接，所述导线的另一端与所述芒刺电极固定连接。导线的一端焊接在金属电极的下表面上，另一端插入芒刺电极的基体中，并通过导电胶固定和密封，确保良好电连接。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术利用非金属摩擦体在绝缘壳体内部空腔的运动，使非金属摩擦体与金属电极之间产生摩擦，从而在非金属摩擦体表面和金属电极表面分别产生等量的电性相反的电荷，达到静电平衡；当非金属摩擦体由一片金属电极向另一片金属电极运动时，上述静电平衡被打破，电子通过外电路迁移，直到达到新的静电平衡。在非金属摩擦体运动期间，电子的不断迁移会在两片芒刺电极之间形成电压和电流。芒刺电极表面存在的大量一维微纳米结构可极大地增强两片芒刺电极之间的电场强度，使流经芒刺电极的水流中的微生物发生细胞不可逆形变而死亡，从而完成水体的杀菌工作；该装置结构简单，设计合理，无需外部电源驱动，可充分利用环境机械能实现水体杀菌，大大降低了能耗，适用于多种应用场景；两片芒刺电极之间产生的电压高达50伏特，外电路中流过的电流可达微安级，非金属摩擦体的运动使得施加于芒刺电极上的电压正负极性快速切换，避免了固定极性电极使用寿命短和易沉积死亡微生物而导致杀菌率下降的问题，采用物理杀菌方法，免除化学杀菌手段的有害副产物，杀菌效果好，使用更安全，材料简单易得，廉价，免维护，经济实用。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦发电水体杀菌装置，其特征在于：包括摩擦发电单元和与之连接的芒刺电极杀菌单元；所述摩擦发电单元包括具有中空结构的绝缘壳体，所述绝缘壳体的内表面上设有两片分隔设置的金属电极，所述绝缘壳体的内部设有可在该中空结构内产生与所述金属电极的相对摩擦运动的非金属摩擦体，所述非金属摩擦体在该中空结构内运动时不与所述绝缘壳体的内表面接触；所述芒刺电极杀菌单元包括两片用于放置在待杀菌的水体中的平行且间隔设置的芒刺电极，所述芒刺电极与所述金属电极通过导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种摩擦发电水体杀菌装置，其特征在于：包括摩擦发电单元和与之连接的芒刺电极杀菌单元；所述摩擦发电单元包括具有中空结构的绝缘壳体，所述绝缘壳体的内表面上设有两片分隔设置的金属电极，所述绝缘壳体的内部设有可在该中空结构内产生与所述金属电极的相对摩擦运动的非金属摩擦体，所述非金属摩擦体在该中空结构内运动时不与所述绝缘壳体的内表面接触；所述芒刺电极杀菌单元包括两片用于放置在待杀菌的水体中的平行且间隔设置的芒刺电极，所述芒刺电极与所述金属电极通过导线连接。2.根据权利要求1所述的摩擦发电水体杀菌装置，其特征在于：所述非金属摩擦体连接有驱动其在所述绝缘壳体的中空结构内运动的驱动机构。3.根据权利要求2所述的摩擦发电水体杀菌装置，其特征在于：所述驱动机构为转轮，所述转轮上设有多个翅片，所述翅片中至少一个翅片为永久磁铁翅片，所述非金属摩擦体内设有磁性体。4.根据权利要求1所述的摩擦发电水体杀菌装置，其特征在于：所述芒刺电极包括基体，所述基体上设有若干个可允许水流自由通过的通孔，所述基体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝红，董玮利，朱鹏，杜宝亮，贺立军，
申请(专利权)人：青岛海尔智能技术研发有限公司，青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37