相变式热声驱动摩擦纳米发电机制造技术

本实用新型专利技术提供一种相变式热声驱动摩擦纳米发电机，包括：反应器，反应器具备密闭内腔，密闭内腔包括相互连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室设有第一液态工质，第二腔室设有气态工质；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，发电模块包括至少一个发电单元，发电单元包括第一电极、液池和第二电极，第一电极和第二电极上设有介电层，液池内设有第二液态工质，液池上设有分别用于对第一电极和第二电极让位的让位口；传动组件，传动组件包括传动杆，传动杆上设有活塞，活塞与密闭内腔滑动配合，第一电极和第二电极跟随传动杆同步移动。能够实现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。度低。度低。

【技术实现步骤摘要】
相变式热声驱动摩擦纳米发电机


[0001]本技术涉及微型发电机
，尤其涉及一种相变式热声驱动摩擦纳米发电机。

技术介绍

[0002]摩擦纳米发电机是一种基于摩擦起电和静电感应的耦合作用，能够将多种形式的机械能转换为电能输出的具有纳米结构组成的发电装置。声驱动的摩擦纳米发电技术可利用热声发电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。
[0003]热声发电机是一种可实现热能和声能相互转换的热力机械，具有无运动部件的特性，因而具备结构简单、高可靠性、长寿命等优点，可利用废热、太阳能、工业余热等能源，备受学术界和工业界的关注。
[0004]然而，现有技术中，热声驱动摩擦纳米发电技术存在着驱动温度高的问题，并且还存在着发电功率小、发电效率低的问题。因此，亟需一种能够解决上述问题的相变式热声驱动摩擦纳米发电机。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种相变式热声驱动摩擦纳米发电机，用以解决现有技术中摩擦纳米发电技术存在着驱动温度高的问题的缺陷，实现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。
[0006]本技术提供一种相变式热声驱动摩擦纳米发电机，包括：
[0007]反应器，所述反应器具备密闭内腔，所述密闭内腔包括相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室设有第一液态工质，所述第二腔室设有气态工质；
[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，所述加热器设置在所述第二腔室的一侧，所述冷却器设置在所述第一腔室的一侧；<br/>[0009]发电模块，所述发电模块包括至少一个发电单元，所述发电单元包括第一电极、液池和第二电极，所述第一电极和所述第二电极上设有介电层，所述液池内设有第二液态工质，所述介电层和所述第二液态工质的得失电子能力不同，所述液池上设有分别用于对所述第一电极和所述第二电极让位的让位口；
[0010]传动组件，所述传动组件包括传动杆，所述传动杆上设有活塞，所述活塞与所述密闭内腔滑动配合，所述第一电极和所述第二电极跟随所述传动杆同步移动。
[0011]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述第一电极上的所述介电层的两端分别设有绝缘密封层，所述第二电极上的所述介电层的两端分别设有绝缘密封层；所述绝缘密封层的外壁和所述介电层的外壁平齐，所述绝缘密封层和所述介电层与所述让位口密封滑动配合。
[0012]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述密闭内腔还包括第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室、所述第四腔室
和所述第五腔室依次连通，所述发电模块设置在所述第四腔室内。
[0013]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述传动杆的两端分别设有所述活塞；
[0014]所述第三腔室和所述第五腔室为管状，所述传动杆的两端的两个所述活塞分别与所述第三腔室和所述第五腔室滑动配合。
[0015]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述密闭内腔还包括用于容纳气态工质的第六腔室，所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室、所述第四腔室、所述第五腔室和所述第六腔室依次连通。
[0016]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述第一电极与所述传动杆之间设有第一推杆，所述第二电极与所述传动杆之间设有第二推杆。
[0017]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，在所述发电单元为多个的情况下，多个所述发电单元沿所述传动杆的长度方向直线阵列设置。
[0018]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，在所述发电单元为多个的情况下，多个所述发电单元沿所述传动杆的周向圆周阵列设置。
[0019]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述密闭内腔内设有用于防止所述第一液态工质飞溅的防溅浮子。
[0020]根据本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，所述气态工质包括氮气、氦气、二氧化碳或氩气中的一种或至少两种的组合；所述第一液态工质包括水、乙醇、丙醇、丙二醇或R22制冷剂中的一种或至少两种的组合；所述第二液态工质包括水、乙醇、丙醇、丙二醇或R22制冷剂中的一种或至少两种的组合；所述介电层采用包括聚四氟乙烯、聚酰亚胺或氟化乙烯丙烯共聚物的材料制成。
[0021]本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，发电时，当一定量的热量通过加热器和冷却器输入和输出系统时，回热器会建立起温度梯度，当该温度梯度超过起振临界值，系统内的气液(第一液态工质和气态工质)两相工质就会发生振荡，在振荡作用下，第一液态工质会进入加热器的区域，使液体蒸发为气体，把液体部分向下推挤，气态工质会进入冷却器的区域，使气体冷凝为液体，使液面上升，如此，利用热声转换将热能转化为声波，能够驱动活塞往复移动，带动传动杆往复移动，从而带动发电单元的第一电极和第二电极在通过液池上对应的让位口往复移动，在此过程中，由于介电层材料和第二液态工质的得失电子能力不同，位于第一电极和第二电极上的介电层和位于液池中的第二液态工质之间激发电荷转移形成电流。此种包含相变的驱动模块的热声转换所需的温差相较于现有技术中的热声驱动摩擦纳米发电技术要低很多，从而使系统能利用低品位热源驱动。
[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技术的一些实施例，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是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机实施例的示意图；
[0025]图2是图1中A的局部放大图；
[0026]图3是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机中反应器实施例的示意图；
[0027]图4是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机中发电单元的布置图之一；
[0028]图5是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机中发电单元的布置图之二；
[0029]图6是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机的电输出原理图；
[0030]图7是本技术提供的相变式热声驱动摩擦纳米发电机实施例的工作示意图。
[0031]附图标记：
[0032]1、反应器；2、密闭内腔；201、第一腔室；202、第二腔室；203、第三腔室；204、第四腔室；205、第五腔室；206、第六腔室；3、加热器；4、回热器；5、冷却器；6、第一电极；7、液池；8、第二电极；9、介电层；10、传动杆；11、活塞；12、绝缘密封层；13、第一推杆；14、第二推杆；15、防溅浮子；16、外部负载。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变式热声驱动摩擦纳米发电机，其特征在于，包括：反应器，所述反应器具备密闭内腔，所述密闭内腔包括相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室设有第一液态工质，所述第二腔室设有气态工质；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，所述加热器设置在所述第二腔室的一侧，所述冷却器设置在所述第一腔室的一侧；发电模块，所述发电模块包括至少一个发电单元，所述发电单元包括第一电极、液池和第二电极，所述第一电极和所述第二电极上设有介电层，所述液池内设有第二液态工质，所述介电层和所述第二液态工质的得失电子能力不同，所述液池上设有分别用于对所述第一电极和所述第二电极让位的让位口；传动组件，所述传动组件包括传动杆，所述传动杆上设有活塞，所述活塞与所述密闭内腔滑动配合，所述第一电极和所述第二电极跟随所述传动杆同步移动。2.根据权利要求1所述的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述第一电极上的所述介电层的两端分别设有绝缘密封层，所述第二电极上的所述介电层的两端分别设有绝缘密封层；所述绝缘密封层的外壁和所述介电层的外壁平齐，所述绝缘密封层和所述介电层与所述让位口密封滑动配合。3.根据权利要求1所述的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，其特征在于，所述密闭内腔还包括第三腔室、第四腔室和第五腔室，所述第一腔室、所述第二腔室、所述第三腔室、所述第四腔室和所述第五腔室依次连通，所述发电模块设置在所述第四腔室内。4.根据权利要求3所述的相变式热声驱动摩擦纳米发电机，其特征...

【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：