一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫及储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫及储能系统，发电地垫包括：地垫顶层、地垫底座以及防滑垫。地垫顶层设置有若干腔室，每一个腔室内设置有发电单元，发电单元为摩擦纳米发电机。地垫底座设置在地垫顶层的下方，且与地垫顶层密封连接，地垫底座上设置有发电单元的摩擦电极，摩擦电极与摩擦起电层之间因外力驱动产生接触或者分离时输出交流电。防滑垫设置在地垫底座的下方，地垫顶层的底部设置有密封塞；地垫底座的顶部上设置有防水凹槽，密封塞位于防水凹槽内。本发明专利技术的发电地垫采用摩擦纳米发电机作为发电单元，可以有效提高发电效率，并且，通过设置密封塞与防水凹槽可有效实现防水防潮的效果。可有效实现防水防潮的效果。可有效实现防水防潮的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫及储能系统


[0001]本专利技术涉及能量回收利用
，尤其涉及一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫及储能系统。

技术介绍

[0002]在碳达峰碳中和背景下，能源问题越来越引起关注。如果能将生活中人体走路、跑步等的机械能转换为电能存储起来，将在一定程度上减少化石能源的消耗。地垫是室内外防滑、装饰、保护地面常见的产品，往往大面积铺设。如果能够在地垫内部嵌入发电单元，当人们行走时，就可以通过踩压地垫来发电。
[0003]但是，现有技术中的发电地垫基本都是采用压电陶瓷发电机或者电磁感应发电机作为发电单元，发电效率低。并且，目前的发电地垫均未考虑防水问题。
[0004]因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫及储能系统，旨在解决现有技术中的发电地垫发电效率低以及未考虑防水的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫，其中，所述发电地垫包括：
[0008]地垫顶层，所述地垫顶层设置有若干腔室，每一个所述腔室内设置有发电单元，所述发电单元为摩擦纳米发电机；
[0009]地垫底座，所述地垫底座设置在所述地垫顶层的下方，且与所述地垫顶层密封连接，所述地垫底座上与所述腔室的对应位置处设置有所述发电单元的摩擦电极，其中，所述摩擦电极与所述摩擦起电层之间因外力驱动产生接触或者分离时输出交流电；
[0010]防滑垫，所述防滑垫设置在所述地垫底座的下方；
[0011]其中，所述地垫顶层的底部设置有密封塞，所述密封塞沿着所述地垫顶层的外缘轮廓设置；所述地垫底座的顶部上与所述密封塞的对应位置处设置有防水凹槽，所述密封塞位于所述防水凹槽内。
[0012]在一种实现方式中，所述腔室的内壁为所述发电单元的所述摩擦起电层。
[0013]在一种实现方式中，所述摩擦电极包括：第一摩擦电极以及第二摩擦电极，所述第一摩擦电极与所述第二摩擦电极通过所述发电单元的输出端导线连接。
[0014]在一种实现方式中，所述第一摩擦电极的底部为导电电极，表面覆盖一层驻极体薄膜材料；所述第二摩擦电极为导电材料。
[0015]在一种实现方式中，所述地垫底座上设置有整流电路，所述整流电路与每一个所述发电单元的所述输出端导线连接。
[0016]在一种实现方式中，所述地垫底座上设置有输出端，所述输出端位于所述地垫底座的外缘轮廓的侧面上，且所述输出端通过导线与所述整流电路连接。
[0017]在一种实现方式中，所述地垫底座上设置有拼接柱与拼接孔，所述拼接柱与所述拼接孔分别位于所述地垫底座的外缘轮廓的不同侧面上，且所述拼接柱与所述拼接孔对称设置。
[0018]在一种实现方式中，所述地垫底座上设置有定位孔，所述定位孔用于实现所述地垫底座与地垫顶层之间的定位。
[0019]在一种实现方式中，所述地垫顶层采用柔软材料，所述地垫底座采用硬质塑料材质。
[0020]第二方面，本专利技术实施例还提供一种基于上述任一项所述的基于摩擦纳米发电机的发电地垫组成的储能系统，其中，所述储能系统包括：由若干个所述发电地垫拼接而成的地垫组件、稳压充电电路以及充电电池；其中，所有的所述发电地垫的输出端并联，并与稳压充电电路连接；所述充电电池与用电设备连接。
[0021]有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫，所述装置包括：地垫顶层、地垫底座以及防滑垫。所述地垫顶层设置有若干腔室，每一个所述腔室内设置有发电单元，所述发电单元为摩擦纳米发电机。所述地垫底座设置在所述地垫顶层的下方，且与所述地垫顶层密封连接，所述地垫底座上与所述腔室的对应位置处设置有所述发电单元的摩擦电极，其中，所述摩擦电极与所述摩擦起电层之间因外力驱动产生接触或者分离时输出交流电。所述防滑垫设置在所述地垫底座的下方。其中，所述地垫顶层的底部设置有密封塞，所述密封塞沿着所述地垫顶层的外缘轮廓设置；所述地垫底座的顶部上与所述密封塞的对应位置处设置有防水凹槽，所述密封塞位于所述防水凹槽内。本专利技术的发电地垫采用摩擦纳米发电机作为发电单元，可以有效提高发电效率，并且，通过设置密封塞与防水凹槽可有效实现防水防潮的效果。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例提供的基于摩擦纳米发电机的发电地垫的结构示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例提供的基于摩擦纳米发电机的发电地垫的发电单元的工作原理。
[0024]图3为本专利技术实施例提供的基于摩擦纳米发电机的发电地垫的发电单元开路电压的输出曲线以及短路电流的输出曲线。
[0025]图4为本专利技术实施例提供的储能系统中发电地垫的拼接方式示意图。
[0026]图5为本专利技术实施例提供的储能系统的工作原理示意图。
[0027]标号说明：
[0028]地垫顶层1腔室2密封塞33地垫底座4防水凹槽5拼接孔6定位孔7拼接柱8第一摩擦电极9第二摩擦电极10输出端导线11整流电路12
导线13输出端14防滑垫15
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]本专利技术实施例提供一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫，如图1中所示，本实施例的发电地垫包括从上至下依次设置的地垫顶层1、地垫底座4以及防滑垫15。在本实施例中，地垫顶层1设置有多个腔室2，比如，图1中的地垫顶层1上设置有四个腔室2，使得地垫顶层1形成田字结构。每一个腔室2内设置有发电单元。而在本实施例中，地垫底座4设置在所述地垫顶层1的下方，且与所述地垫顶层1密封连接。并且，地垫底座4上与所述腔室2的对应位置处设置有所述发电单元的摩擦电极。从图1可以看出，当地垫底座4与地垫顶层1密封连接后，发电单元就密封在对应的腔室2内，从而有利于实现对发电单元的防水效果。本实施例中的发电单元采用摩擦纳米发电机。从物理效应来看，摩擦纳米发电机是基于两种材料的接触摩擦，产生静电感应并对外输出电流。摩擦纳米发电机具有高电压、低电流、在低频下发电效率高的特点，非常适合于收集环境中的微机械能。在本实施例，所述地垫顶层1采用柔软材料，所述地垫底座4采用硬质塑料材质。每个发电单元都是一个摩擦纳米发电机。当人们在地垫上行走时，踩压地垫，地垫会在自身弹性的作用下恢复原位，这个过程可以带动发电单元输出一个交流电。因此，本实施例中摩擦电极与所述摩擦起电层之间因外力驱动产生接触或者分离时输出交流电。
[0031]由于摩擦纳米发电机(TENG)的发电效率受环境湿度的影响，当下雨或者潮湿时，摩擦起电效应会相对减弱，从而大大影响摩擦纳米发电机的性能。此外，当发电材料频繁摩擦时，易发生磨损，从而造成TEN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于摩擦纳米发电机的发电地垫，其特征在于，所述发电地垫包括：地垫顶层，所述地垫顶层设置有若干腔室，每一个所述腔室内设置有发电单元，所述发电单元为摩擦纳米发电机；地垫底座，所述地垫底座设置在所述地垫顶层的下方，且与所述地垫顶层密封连接，所述地垫底座上与所述腔室的对应位置处设置有所述发电单元的摩擦电极，其中，所述摩擦电极与所述摩擦起电层之间因外力驱动产生接触或者分离时输出交流电；防滑垫，所述防滑垫设置在所述地垫底座的下方；其中，所述地垫顶层的底部设置有密封塞，所述密封塞沿着所述地垫顶层的外缘轮廓设置；所述地垫底座的顶部上与所述密封塞的对应位置处设置有防水凹槽，所述密封塞位于所述防水凹槽内。2.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的发电地垫，其特征在于，所述腔室的内壁为所述发电单元的所述摩擦起电层。3.根据权利要求1所述的基于摩擦纳米发电机的发电地垫，其特征在于，所述摩擦电极包括：第一摩擦电极以及第二摩擦电极，所述第一摩擦电极与所述第二摩擦电极通过所述发电单元的输出端导线连接。4.根据权利要求3所述的基于摩擦纳米发电机的发电地垫，其特征在于，所述第一摩擦电极的底部为导电电极，表面覆盖一层驻极体薄膜材料；所述第二摩擦电极为导电材料。5.根据权利要求3所述的基于摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桃，孙立群，蒋锐，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：