【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源收集及利用，具体地涉及一种能量收集发电装置和可穿戴的能源系统。
技术介绍
1、在化石能源短缺、全球变暖和追求低碳生活的大环境下，寻找一种绿色可再生的能源方式是至关重要的。摩擦纳米发电机专利技术为缓解环境变化和能源问题提供了一种途径，它可以高效地收集低频的机械能，而这些机械能在生活中往往是被浪费掉的。摩擦纳米发电机的原理是基于摩擦生电和静电感应的耦合效应，它源于麦克斯韦位移电流，可将环境中的机械能转换为电能。因其制备简单、成本低、适应的能源范围广泛等优点，受到越来越多人的关注。摩擦纳米发电机已经被证明可用于收集自然界中的风能、雨滴能和海洋能等，以及生活中的人体运动能和高铁运动能等。
2、在科技飞速发展的时代，越来越多的智能可穿戴微电子设备被人们所使用，但是其电源大都还依赖于传统的电池，频繁更换的电池不仅造成了资源的浪费，还依赖于居民供电系统给电池不断地充电。特别是对于野外人员来说，电子设备的供能问题就显得尤为重要，如野外作战的士兵携带的智能手表、智能头盔、防护服和传感器等电子设备可以帮助士兵监测健康参数、定位和通讯等，但这些设备都需要电能来驱动。所以，专利技术一种可穿戴的、无外部依赖性的、可持续的供能器件是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的是提供一种能量收集发电装置，该设备能够持续有效地收集环境中的低频机械能并转换为电能。
2、为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种能量收集发电装置，包括织物衬底、至少一组风条、和整流
3、至少一组风条和整流电路固定于织物衬底上；
4、至少一组风条中的每一风条包括摩擦起电薄膜和导电薄膜；
5、一组风条中相邻的两者组成一个发电基本单元；及
6、整流电路用于收集发电基本单元的电量并按照预定的方式对外输出。
7、优选的，至少一组风条中的每一组包括预设数量的风条，风条为长方形条；
8、织物衬底为布料，至少一组风条中的每一组的不同风条沿竖直方向固定于织物衬底上；
9、至少一组风条中的不同组的风条沿水平方向分布固定于织物衬底上；及
10、根据风条的排布，在织物衬底上设有切口，风条的一端穿过切口固定在织物衬底上，另一端能够在外力作用下活动。
11、优选的，每一风条均固定于织物衬底的同一侧，且整流电路和风条固定于织物衬底的同一侧。
12、进一步的，该能量收集发电装置还包括封装衬底，与织物衬底缝合，以封装整流电路与织物衬底之间的固定结合处、以及风条与织物衬底之间的固定结合处。
13、优选的，风条的宽度为1-3cm，厚度为0.02-0.3mm；以及
14、切口的大小与风条相当，且切口的竖直间隙为1-5cm，水平间隙为1-5cm。
15、优选的，织物衬底为有机硅帆布。
16、优选的，导电薄膜为长度10-20cm，宽度1-3cm的长方形条；
17、摩擦起电薄膜与导电薄膜大小形状一致，且两者贴合设置。
18、优选的，各风条的摩擦起电薄膜层朝向织物衬底方向，导电薄膜层背离织物衬底方向。
19、优选的，发电基本单元为接触分离模式的纳米发电机，相邻风条的接触分离过程中，纳米发电机收集相邻风条产生的机械能。
20、优选的，该能量收集发电装置用于野外侦查、勘探、运动场景，机械能为风条在人力和/或风力作用下的摆动或振动能量。
21、优选的，整流电路包括至少一个整流桥，整流桥相应于发电基本单元设置，使得发电基本单元输出直流电。
22、优选的，整流电路还通过导电胶带设置引流电路将发电基本单元并联接入能量收集发电装置对外供电的正负极。
23、另一方面，本专利技术提供一种能量收集发电装置的制备方法，通过以下步骤制备本申请的能量收集发电装置：
24、(1)制备风条；
25、(2)在织物衬底上制造切口，切口相应于风条的数量和排布方式设置；
26、(3)将风条的一端固定在织物衬底的一侧，另一端穿过相应的切口置于织物衬底的另一侧；
27、(4)集成整流电路；以及
28、(5)封装整流电路。
29、另一方面，本专利技术提供一种可穿戴的能源系统，包括：至少一个微电子设备；以及本申请的能量收集发电装置，其中，能量收集发电装置用于为至少一个微电子设备供电。
30、通过上述技术方案，能量收集发电装置的至少一组风条和整流电路固定于织物衬底上，其中风条包括摩擦起电薄膜和导电薄膜，一组风条中相邻的两者组成一个发电基本单元，整流电路用于收集发电基本单元的电量并按照预定的方式对外输出，因而，在人力活动或风力吹动等外力作用下，风条摆动/震动的机械能能够通过发电基本单元转换为电能，一组或多组风条能够持续收集环境中产生的低频机械能转换为电能，并通过整流电路将电能汇集起来对外供能。
31、本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种能量收集发电装置，其特征在于，包括织物衬底、至少一组风条和整流电路，其中，
2.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的能量收集发电装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的能量收集发电装置，其特征在于，还包括封装衬底，与所述织物衬底缝合，以封装所述整流电路与所述织物衬底之间的固定结合处、以及所述风条与所述织物衬底之间的固定结合处。
5.根据权利要求2所述的能量收集发电装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，所述织物衬底为有机硅帆布。
7.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，
8.根据权利要求1-7中任一项所述的能量收集发电装置，其特征在于，各风条的所述摩擦起电薄膜层朝向所述织物衬底方向，所述导电薄膜层背离所述织物衬底方向。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的能量收集发电装置，其特征在于，所述发电基本单元为接触分离模式的纳米发电机，相邻风条的接触分离过程中，所述纳米发电机收集所述相邻风条产生
10.根据权利要求9所述的能量收集发电装置，其特征在于，用于野外侦查、勘探、运动场景，所述机械能为风条在人力和/或风力作用下的摆动或振动能量。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的能量收集发电装置，其特征在于，所述整流电路包括至少一个整流桥，所述整流桥相应于所述发电基本单元设置，使得所述发电基本单元输出直流电。
12.根据权利要求11所述的能量收集发电装置，其特征在于，所述整流电路还通过导电胶带设置引流电路将所述发电基本单元并联接入所述能量收集发电装置对外供电的正负极。
13.一种可穿戴的能源系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种能量收集发电装置，其特征在于，包括织物衬底、至少一组风条和整流电路，其中，
2.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的能量收集发电装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的能量收集发电装置，其特征在于，还包括封装衬底，与所述织物衬底缝合，以封装所述整流电路与所述织物衬底之间的固定结合处、以及所述风条与所述织物衬底之间的固定结合处。
5.根据权利要求2所述的能量收集发电装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，所述织物衬底为有机硅帆布。
7.根据权利要求1所述的能量收集发电装置，其特征在于，
8.根据权利要求1-7中任一项所述的能量收集发电装置，其特征在于，各风条的所述摩擦起电薄膜层朝向所述织物衬底方向，所述导电薄膜层背...
【专利技术属性】
技术研发人员：董凯，朱俊波，王中林，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：发明
国别省市：
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