热声发动机驱动的摩擦纳米发电机制造技术

本实用新型专利技术提供一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，包括：反应器，反应器具备密闭内腔；驱动模块，驱动模块包括依次设置的加热器、回热器和冷却器；发电模块，发电模块包括层叠设置的第一介电膜层和第二介电膜层，第一介电膜层固定设置在密闭内腔中，第一介电膜层和第二介电膜层滑动配合，第一介电膜层、第二介电膜层的第一表面和第二表面上分别间隔设有多个电极，位于同一表面上的相邻电极之间的间距等于电极的宽度，第一介电膜层的第一表面上的电极与第二介电膜层的第二表面上的电极电连接；传动组件，传动组件包括传动杆，传动杆上设有与密闭内腔滑动配合的活塞，第二介电膜层跟随传动杆同步移动。驱动温度低，能够提升发电功率和发电效率。功率和发电效率。功率和发电效率。

【技术实现步骤摘要】
热声发动机驱动的摩擦纳米发电机


[0001]本技术涉及微型发电机
，尤其涉及一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机。

技术介绍

[0002]当管道中存在适当的温度梯度和声场时，声波振荡就会自发产生，将热能转化成声波形式的机械能，这就是热致声效应。热声发动机作为一种新型外燃式热机，它利用热致声效应将热能转化为声能，具有无机械运动部件带来的运行可靠和长寿命、潜在热效率高和环境友好等优点。
[0003]摩擦纳米发电机是指通过摩擦起电和静电感应的耦合作用，利用两种材料之间摩擦起电产生的电荷分离和感应电荷产生的电势差驱动外接电路中自由电子的流动，进而将外界环境中材料的接触分离或者摩擦产生的机械能收集起来并转化成电能的电学器件。热声驱动的摩擦纳米发电技术可利用热声发动机将热能转化为声能，然后利用声能驱动摩擦纳米发电机发电。
[0004]然而，现有技术中的热声驱动摩擦纳米发电技术存在着发电功率小、发电效率低的问题，并且还存在着所需的驱动温度高的问题。因此，亟需一种能够解决上述问题的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，用以解决现有技术中的热声驱动摩擦纳米发电技术存在着发电功率小、发电效率低和驱动温度高的技术缺陷，利用低品位热驱动的驱动模块作为系统的压力发生部分，驱动温度低，且提升发电功率和发电效率。
[0006]本技术提供一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，包括：
[0007]反应器，所述反应器具备密闭内腔；
[0008]驱动模块，所述驱动模块包括依次设置的加热器、回热器和冷却器；
[0009]发电模块，所述发电模块包括层叠设置的第一介电膜层和第二介电膜层，所述第一介电膜层固定设置在所述密闭内腔中，所述第一介电膜层和所述第二介电膜层滑动配合，所述第一介电膜层的第一表面和第二表面上分别间隔设有多个电极，所述第二介电膜层的第一表面和第二表面上分别间隔设有多个所述电极；所述第一介电膜层的第一表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第一介电膜层的第二表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第二介电膜层的第一表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第二介电膜层的第二表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度；所述第一介电膜层的第一表面上的所述电极与所述第二介电膜层的第二表面上的所述电极电连接；
[0010]传动组件，所述传动组件包括传动杆，所述传动杆上设有与所述密闭内腔滑动配
合的活塞，所述第二介电膜层跟随所述传动杆同步移动。
[0011]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述密闭内腔设为管状，所述密闭内腔形成回路；
[0012]所述密闭内腔中设有多个所述驱动模块和多个所述发电模块，多个所述驱动模块和多个所述发电模块一一对应地设置，所述驱动模块和所述发电模块交替布置。
[0013]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述电极与所述第一介电膜层的厚度之比为0.01
‑
0.02；所述电极与所述第二介电膜层的厚度之比为0.01
‑
0.02。
[0014]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第一介电膜层的第二表面上所有的所述电极电连接；所述第一介电膜层的第一表面上所有的所述电极电连接。
[0015]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第二介电膜层的第二表面上所有的所述电极电连接；所述第二介电膜层的第一表面上所有的所述电极电连接。
[0016]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第一介电膜层与所述反应器的内壁之间设有附层。
[0017]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第二介电膜层与所述传动杆的外壁之间设有附层。
[0018]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第一介电膜层采用包括聚四氟乙烯的材料制成。
[0019]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第二介电膜层采用包括聚四氟乙烯的材料制成。
[0020]根据本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述电极采用包括金属的材料制成。
[0021]本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，发电时，一定热量通过加热器和冷却器输入和输出系统时，回热器内会建立起温度梯度，当该温度梯度超过起振临界值，密闭内腔中的工质就会发生振荡，气体工质发生震荡后，将热能转化为声波，活塞带动传动杆在密闭内腔中往复移动，发电模块中的第二介电膜层跟随传动杆同步移动，第一介电膜层的第一表面上的电极与第一介电膜层的第二表面上的电极发生摩擦，且由于电极的厚度远小于膜层的厚度，第一介电膜层的第一表面上的电极与第一介电膜层的第二表面发生摩擦，第二介电膜层的第二表面上的电极与第一介电膜层的第一表面发生摩擦，此过程会引发电荷转移并形成电流。能够利用低品位热驱动的驱动模块作为系统的压力发生部分，驱动温度低，且提升发电功率和发电效率。
[0022]本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用
新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机实施例的示意图；
[0025]图2是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机中第一介电膜层和第二介电膜层的示意图；
[0026]图3是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机中电极通过母线连接的示意图；
[0027]图4是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机中发电模块的截面图；
[0028]图5是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机中发电模块包括一组第一介电膜层时通过附层连接的示意图；
[0029]图6是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机中发电模块包括多组第一介电膜层时通过附层连接的示意图；
[0030]图7是本技术提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机的电输出原理图。
[0031]附图标记：
[0032]1、反应器；2、密闭内腔；3、加热器；4、回热器；5、冷却器；6、第一介电膜层；7、第二介电膜层；8、电极；9、传动杆；10、活塞；11、母线；12、附层；13、负载。
具体实施方式
[0033]为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：反应器，所述反应器具备密闭内腔；驱动模块，所述驱动模块包括依次设置的加热器、回热器和冷却器；发电模块，所述发电模块包括层叠设置的第一介电膜层和第二介电膜层，所述第一介电膜层固定设置在所述密闭内腔中，所述第一介电膜层和所述第二介电膜层滑动配合，所述第一介电膜层的第一表面和第二表面上分别间隔设有多个电极，所述第二介电膜层的第一表面和第二表面上分别间隔设有多个所述电极；所述第一介电膜层的第一表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第一介电膜层的第二表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第二介电膜层的第一表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度，所述第二介电膜层的第二表面上的相邻所述电极之间的间距等于所述电极的宽度；所述第一介电膜层的第一表面上的所述电极与所述第二介电膜层的第二表面上的所述电极电连接；传动组件，所述传动组件包括传动杆，所述传动杆上设有与所述密闭内腔滑动配合的活塞，所述第二介电膜层跟随所述传动杆同步移动。2.根据权利要求1所述的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述密闭内腔设为管状，所述密闭内腔形成回路；所述密闭内腔中设有多个所述驱动模块和多个所述发电模块，多个所述驱动模块和多个所述发电模块一一对应地设置，所述驱动模块和所述发电模块交替布置。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇鹏，杨睿，余国瑶，吴张华，罗二仓，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：新型
国别省市：