本發(fā)明涉及能源領(lǐng)域與能量收集利用領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種能量轉(zhuǎn)化收集方法，以及利用該方法的裝置及其在電能轉(zhuǎn)化收集領(lǐng)域的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
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能源危機(jī)是現(xiàn)代社會面臨的一個突出問題，自然界蘊(yùn)藏著各種各樣能量，比如風(fēng)能，水能，潮汐能等，而很多看似微弱其實總量巨大的機(jī)械能卻大都被忽略而沒被加以利用。目前，美國佐治亞理工學(xué)院教授王中林等已經(jīng)利用摩擦起電和靜電感應(yīng)原理成功制備了摩擦發(fā)電機(jī)，該摩擦發(fā)電機(jī)能夠有效的收集自然中各種各樣的機(jī)械能，特別是在對人體活動等低頻能量的收集轉(zhuǎn)化方面有著其獨特的優(yōu)勢。采用納米技術(shù)構(gòu)建的能量收集和轉(zhuǎn)換裝置，在自供電納米系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用，由于其環(huán)保、節(jié)能、自驅(qū)動性質(zhì)而受到廣泛關(guān)注。且制備方法簡單，結(jié)構(gòu)簡單，有利于降低生產(chǎn)成本；本發(fā)明采用了無線傳輸?shù)碾娔軅鬏敺绞?，省去了傳輸線路的設(shè)計和設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本；收集器的巧妙利用，置于電場中，與產(chǎn)生電磁場的裝置可以不接觸就能收集電荷使無線傳輸可以順利進(jìn)行。本發(fā)明提供了一種利用麥克斯韋位移電流和收集器來收集電能的新方式。并且結(jié)合摩擦納米發(fā)電機(jī)等可以產(chǎn)生位移電流的裝置，利用收集器來進(jìn)行無線傳輸。利用麥克斯韋位移電流產(chǎn)生電磁場，并且收集能量的無線技術(shù)的應(yīng)用，使得傳輸能量更加簡易方便，在自驅(qū)動系統(tǒng)中取代了傳統(tǒng)的導(dǎo)線傳遞，而采用了新型的收集器通過電場傳遞，收集器收集電能，輸出電流，為新型無線傳感器提供了可行辦法和傳輸電流的新模式。

本發(fā)明提供了一種能量轉(zhuǎn)化收集方法，以及利用該方法的裝置及其在電能轉(zhuǎn)化收集領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種能量轉(zhuǎn)化收集的方法，其特征在于，包括但不限于以下步驟：

(1)通過摩擦層之間或摩擦層內(nèi)的相對運(yùn)動獲得摩擦；

(2)所述摩擦產(chǎn)生麥克斯韋電流，從而產(chǎn)生電磁場；

(3)摩擦層和收集器可以接觸也可以非接觸，通過無線傳輸?shù)姆椒ǎ瑢⑺鲭姶艌鰞?nèi)的能量轉(zhuǎn)化為電能。

基于摩擦發(fā)電原理，兩種不同材質(zhì)的物質(zhì)相互摩擦或同種材料本身內(nèi)部摩擦，會發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生電流電壓。此過程中，由于漏電場作用，形成位移電流，利用麥克斯韋位移電流和收集器來收集電能的新方式。并且結(jié)合可以產(chǎn)生位移電流的裝置，利用收集器來進(jìn)行無線傳輸。

摩擦是當(dāng)物體與另一物體沿接觸面的切線方向運(yùn)動或有相對運(yùn)動的趨勢時，在兩物體的接觸面之間會產(chǎn)生阻礙它們相對運(yùn)動的作用力稱為摩擦力。接觸面之間的這種現(xiàn)象或特性叫“摩擦”。本發(fā)明中所述摩擦可以是任何一種摩擦，其中包括但不限于滑動、按壓、滾動摩擦或轉(zhuǎn)動摩擦，干摩擦、濕摩擦或靜電摩擦，或者外摩擦或內(nèi)摩擦(包括內(nèi)摩擦分子極化產(chǎn)生的壓電效應(yīng))。

在本發(fā)明中，通過摩擦層的相對運(yùn)動產(chǎn)生摩擦。所述摩擦層可以是通過摩擦產(chǎn)生正負(fù)電荷分離的任何材料，包括但不限于諸如纖維、塑料、紡織品、絲織品和橡膠等的高分子材料，以及諸如金屬、陶瓷和水泥等的無機(jī)材料，以及有機(jī)材料。該摩擦層可以包括但不限于摩擦層一和摩擦層二，也可以是同一種材料。摩擦層一可以選自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯丁二烯、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯、酚醛樹脂、氯丁橡膠、纖維素、天然橡膠、乙基纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、人造纖維、聚乙醇縮丁醛、纖維(再生)海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯丙二酚碳酸鹽、人造纖維、聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、液晶高分子聚合物、派瑞林。

摩擦層二可以選自金屬或合金，可以是金、銀、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鉬、鎢或釩；合金可以是鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金或鉭合金。

摩擦層二還可以選自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯丁二烯、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯、酚醛樹脂、氯丁橡膠、纖維素、天然橡膠、乙基纖維素、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、人造纖維、聚乙醇縮丁醛、纖維(再生)海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯丙二酚碳酸鹽、人造纖維、聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、液晶高分子聚合物、派瑞林。

摩擦層一與摩擦層二之間的相對運(yùn)動，包括但不限于任何滾動式、傳動式、滑動式或者其他運(yùn)動形式，只要能驅(qū)動的兩個摩擦層之間的摩擦都可以在本發(fā)明中使用，該驅(qū)動力可以是風(fēng)能、核能、潮汐能、太陽能、水能和熱能等任何可以使其發(fā)生相對運(yùn)動的能量。

在本發(fā)明中，收集器用于收集在麥克斯韋位移電流產(chǎn)生電磁場中的能量。收集器不限定特定形狀與特定材料。收集器可以是電流傳輸材料，包括但不限于導(dǎo)電材料和半導(dǎo)體材料，其中所述導(dǎo)電材料包括但不限于金屬、合金、以及導(dǎo)電高分子材料。

收集器可以采用金屬、合金、導(dǎo)電高分子、導(dǎo)電碳材料以及其復(fù)合物，其中金屬包括但不限于金、銀、鉑、鈀、鋁、鎳、銅、鈦、鉻、硒、鐵、錳、鉬、鎢或釩；其中合金包括但不限于鋁合金、鈦合金、鎂合金、鈹合金、銅合金、鋅合金、錳合金、鎳合金、鉛合金、錫合金、鎘合金、鉍合金、銦合金、鎵合金、鎢合金、鉬合金、鈮合金或鉭合金；其中導(dǎo)電高分子包括但不限于聚乙烯、聚吡咯、聚噻吩、聚對亞苯、聚苯乙烯、聚苯胺及其衍生物；其中導(dǎo)電碳材料包括但不限于富勒烯、碳納米管、石墨烯、多孔碳納米材料以及石墨。

本發(fā)明還提供了應(yīng)用上述能量轉(zhuǎn)化收集方法的裝置。

本發(fā)明還提供了上述裝置在能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用，其中包括但不限于機(jī)械能儲能轉(zhuǎn)換、熱能儲能轉(zhuǎn)換、化學(xué)儲能轉(zhuǎn)換、電化學(xué)儲能轉(zhuǎn)換以及電磁儲能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。上述裝置優(yōu)選應(yīng)用于電磁發(fā)電領(lǐng)域，更優(yōu)選應(yīng)用于發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，再優(yōu)選應(yīng)用于摩擦發(fā)電機(jī)領(lǐng)域，并且最優(yōu)選應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。

附圖說明：

圖1為實施例一中所述的風(fēng)力驅(qū)動的無線摩擦發(fā)電機(jī)的示意圖

圖2為實施例一中風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電示意圖

圖3為實施例一中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)零部件圖

附圖標(biāo)記說明：

1、發(fā)光二極管；2、絕緣塑料帶；3、收集器；4、聚丙烯摩擦面(定子)；5、亞克力摩擦面(轉(zhuǎn)子)；6、風(fēng)輪；7底座。

具體實施方式：

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

實施例一

本實例應(yīng)用本發(fā)明所提供的能量轉(zhuǎn)化收集的方法的摩擦發(fā)電機(jī)。利用風(fēng)力驅(qū)動摩擦納米發(fā)電機(jī)時，可以采用風(fēng)力帶動兩個摩擦面之間的相互滑動摩擦。風(fēng)力發(fā)電采取扇葉帶動軸，采用軸承連接。扇葉，定子與轉(zhuǎn)子，三者共軸，定子固定在軸頂端，扇葉與轉(zhuǎn)子固定在軸上，風(fēng)吹動扇葉轉(zhuǎn)動，從而帶動軸轉(zhuǎn)動，聯(lián)動轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子摩擦定子，二者摩擦產(chǎn)生電荷，從而產(chǎn)生位移電流。交變電流形成電磁場，收集器處在電磁場中收集電荷，因為麥克斯韋位移電流的作用，從而輸出電流電壓。

裝置通過軸承連接，轉(zhuǎn)軸底端固定在底座上。通過定子和轉(zhuǎn)子之間摩擦產(chǎn)生的電場，將金屬片制作的收集器置于該電場中，即可收集能量并且輸出電流電壓，用于驅(qū)動用電器。裝置的摩擦面形狀可以是任意形狀可以是任意形狀，不局限于圓形。

高分子材料制作的圓盤狀摩擦面作為定子，另一個摩擦面采用與定子摩擦面不一樣的材料即可(金屬，橡膠或者其他高分子材料均可)作為轉(zhuǎn)子。通過風(fēng)力吹動扇葉使得定子與轉(zhuǎn)子兩個摩擦面相摩擦，摩擦生電，產(chǎn)生電場。收集器置于風(fēng)力發(fā)電機(jī)上方，可以懸空放置，也可直接放置于定子表面。將收集器固定在塑料帶(絕緣材料)上即可懸空放置。

本方案的優(yōu)點是：(1)制備方法簡單，結(jié)構(gòu)簡單，有利于降低生產(chǎn)成本；(2)采用了無線傳輸?shù)碾娔軅鬏敺绞?，省去了傳輸線路的設(shè)計和設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本；(3)位移電流和收集器的巧妙利用，置于電磁中，與發(fā)電裝置表面可以不接觸就能收集電荷使無線傳輸可以順利進(jìn)行。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的具體技術(shù)特征，再不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另加說明。此外，本發(fā)明中的各種不同實施方式之間也可以進(jìn)行任意合適的組合，只要不違背本實用的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明公開的內(nèi)容。