气流摩擦发电方法及发电机与流程

本发明属于摩擦发电机领域，具体涉及一种气流摩擦发电方法及发电机。

背景技术：

物体和物体之间相互摩擦时会使一方带负电，另一方带正电，这种由于物体间摩擦而产生的电叫摩擦电。摩擦电是自然界最常见的现象之一，且摩擦电的产生条件非常宽泛，依据物体摩擦发电现象研制的发电机称为摩擦发电机。

现有的摩擦发电机大体分两类，一类是利用高温高压和少量介质使气体电离形成等离子体，等离子体高速穿过磁场发出直流电，例如公开号为CN102545694A的发明专利，公开了一种磁流体发电装置，由太阳能反射镜、进气管、喷气室、电离室、发电通道、回收室、排气管、永磁体、输电系统、蓄电池组组成，该发明是以气体为媒介，充分吸收太阳能后升至高温，少量气体被电离，再利用气泵加速、与电气石网摩擦、喷入电离室实施电晕放电，产生等离子气体，喷入发电通道发出电能。该发电装置需要高压、高温条件，占用空间大；另一类是利用固体物质机械运动摩擦起电原理设计的发电机，例如公开号为CN102710166A的发明专利，公开了一种摩擦发电机，包括第一电极、第二电极和居间薄膜，该发电机是以柔性聚合物片为基础，依靠内部摩擦起电电势的变化以及两侧金属极板的诱导效应产生电能，由于该发电机输出电流小，难以满足日常生活需要。

目前尚未公开利用气体与物体摩擦直接产生电能的气流摩擦发电机。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种气流摩擦发电方法及气流摩擦发电机。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种气流摩擦发电方法，该方法是基于气流与物体摩擦直接产生电能的原理，该方法包括下述步骤：将气流与摩擦装置摩擦交换电荷，使气流带上与摩擦装置相反的电荷；带有与摩擦装置相反电荷的带电气流由摩擦装置移动到集电装置，在摩擦装置和集电装置间形成电动势后产生电能。更具体地，该方法是采用管道来约束气体，使气体流过不同作用的管道而产生电荷交换，实现发电功能。

更具体地，该发电方法是基于摩擦发电原理，任何物质分子（原子）间的摩擦理论上都会有电荷转移，即摩擦生电。不同分子（或者原子）对其外层电子的束缚能力是不同的，因此，当让束缚能力相差较大的两种物质发生摩擦时，束缚能力相对小的物质上将失去电子而带正电，束缚能力强的物质得到电子带负电。

本发明还公开了一种气流摩擦发电机，包括与气流交换电荷的摩擦管、收集气流电荷的集电管及将摩擦管与集电管隔离绝缘的隔离节，所述隔离节为空心结构，所述摩擦管上设有第一电极，所述集电管上设有第二电极，所述隔离节分别连接摩擦管和集电管。

作为本发明的进一步限定，所述摩擦管上设有导电带。

作为本发明的进一步限定，所述摩擦管内设有气流穿过摩擦管时增大气流摩擦性能的摩擦体。

作为本发明的进一步限定，所述集电管内设有集电栅。

作为本发明的进一步限定，所述集电栅上设有多个尖刺状的突起物。

作为本发明的进一步限定，所述摩擦管或集电管上设有阀门。

作为本发明的进一步限定，气流摩擦发电机还包括控制器，所述控制器分别与阀门、第一电极、第二电极连接。

作为本发明的进一步限定，所述摩擦管、集电管的外壁分别设有绝缘套。

作为本发明的进一步限定，所述摩擦管的进气口设有用于给气体预热的加热装置。

本发明还公开了一种气流摩擦发电机组，该气流摩擦发电机组由多个单体气流摩擦发电机并联或串联组成。

本发明的有益效果：

本发明属于开拓性发明，本发明是通过气流和摩擦管的摩擦，使气流带上与管壁相反的电荷，摩擦管的电荷被汇流排引到第一电极；带电气流的电荷在集电管中被收集后汇聚到第二电极，完成发电过程。本发明小巧轻便，是一种直接将气体的动能和势能转换为电能的发电机。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的剖面图；

图3本发明的主视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图2中摩擦体的局部放大图

图6是图3的B-B剖视图；

图7是图2中集电栅的局部放大图；

图中：1、摩擦管；11、摩擦体；2、第一电极；3、集电管；31、集电栅；4、第二电极；5、隔离节；6、阀门；7、控制器。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1：

气流摩擦发电方法，该方法是基于气流与物体摩擦直接产生电能的原理，包括以下步骤：控制气流在摩擦装置中运动，使其与摩擦装置摩擦而交换电荷，使气流带上与摩擦装置相反的电荷；带有与摩擦装置相反电荷的带电气流由摩擦装置移动到集电装置，在摩擦装置和集电装置间形成电动势，产生电能。更具体地，该方法是采用管道来约束气体，使气体流过不同作用的管道而产生电荷交换，实现发电功能。参照图1、图2、图3，具体来说，将气流与摩擦管1内的摩擦体11摩擦交换电荷，使气流带上与摩擦体11相反的电荷；带有与摩擦体11相反电荷的带电气流由摩擦管1移动到集电管3，在摩擦管1和集电管3间形成电动势，此时，摩擦管1内壁上的电荷被汇聚到第一电极2上，与摩擦管1相反的电荷被汇聚到第二电极4上，第一电极2和第二电极4形成正负相反的电极，由于气流带动与摩擦管1相反的电荷定向移动，在第一电极2与第二电极4两端形成电压，从而完成发电的整个过程。

更具体地，该方法是采用管道来约束气体，使气体流过不同作用的管道而产生电荷交换，实现发电功能。

更具体地，该发电方法是基于摩擦发电原理，任何物质分子（原子）间的摩擦理论上都会有电荷转移，即摩擦生电。不同分子（或者原子）对其外层电子的束缚能力是不同的，因此，当束缚能力相差较大的两种物质发生摩擦时，束缚能力相对小的物质上将失去电子而带正电，束缚能力强的物质得到电子带负电。

其中，参照图1、图2、图3，具体详述电荷汇聚的原理：在摩擦管1内，气流与摩擦管1摩擦产生的电荷会分布在整个管壁，为了减少电荷移动的损耗，在摩擦管1中布置导电性能良好的导电带，以减少电阻，摩擦管1本身导电优良时可不用。

其中，集电管3的作用是收集带电气体携带的电荷，带电气体流到集电管3后，集电管3内设有集电栅31，该集电栅31是多层结构，集电栅31设有多个尖刺状的突起物，结构如图6、7所示，利用尖端放电原理提高收集气体电荷的效率。最好将各层集电栅31用导体连接能够充分收集电荷，继而汇聚到第二电极4。

实施例2

参照图1、图2、图3，气流摩擦发电过程是：让气体在电子束缚能力与其相差较大的摩擦管1内流动，气体与摩擦管1摩擦交换电荷，使气流带上与摩擦管1相反的电荷，摩擦管1内壁上的电荷被汇聚到第一电极2上，与此同时，带有与摩擦管1相反电荷的气流在集电管3中被集电栅31收集，汇聚到第二电极4上，此时，第一电极2和第二电极4为正负相反的电极，由于气流带动与摩擦管1相反的电荷定向移动，在电极两端形成电压，从而完成发电的整个过程。

参照图1、图2、图3，气流摩擦发电机，包括与气流交换电荷的摩擦管1、收集气流电荷的集电管3及将摩擦管1与集电管3隔离绝缘的隔离节5，隔离节5为空心结构，摩擦管1上设有第一电极2，集电管3上设有第二电极4，隔离节5分别连接摩擦管1和集电管3。具体地，第一电极2由摩擦管1引出或固定在摩擦管1的外壁上；第二电极4由集电管3引出或固定在的外壁上；隔离节5选用绝缘材料制成，以隔离正负极。

需要说明的是：在满足该气流摩擦发电机功能的前提下，上述连接方式可以是机械连接、焊接、丝扣或粘接等任何方式；在本领域技术人员公知的范围内，上述的摩擦管1、第一电极2、集电管3、第二电极4、隔离节5的材质不受限制，只需能够完成发电过程即可。

通常情况下，本发明所使用的气体不受任何限制，为了提高发电量，本发明的气体最好是具有一定流速的高温、高压气体。本发明的摩擦管1、集电管3只需要是管状物即可，该管状物可以是方管、圆管或者任何具有通孔结构的物体。

本实施例的有益效果是：通过气流和摩擦管1的摩擦，使气流带上与摩擦管1相反的电荷，摩擦管1的电荷被汇流排引到第一电极2；带电气流的电荷在集电管3中被收集后汇聚到第二电极4，完成发电过程。本发明小巧轻便，是一种直接将气体的动能和势能转换为电能的发电机。

实施例3：

参照图4、图5、图6、图7，与实施例2不同之处在于：

为了增大气流摩擦，在摩擦管11的内壁设有增大气流摩擦的摩擦体11，该摩擦体11的结构不受限制，可以是任何形状，例如，该摩擦体11可以是管道内壁设计成皱褶或凸凹的几何体，也可以一定厚度的片状网孔结构体，可多层重叠。为了更好地摩擦，优选如图4、图5所示的摩擦体11。在工业应用时，摩擦体11是构成第一电极2的主要部分。

为了更充分的收集带电气流的电荷，在集电管3内设有集电栅31，优选该集电栅31具有尖细状凸起物，以利于尖端放电，吸收电荷，集电栅可多层重叠，结构如图6、图7所示。在工业应用时，该集电栅31是构成第二电极4的主要部分。

实施例4：

参照图1至图7，与实施例2不同之处在于：

为了控制和调节气流的速度、压力、流量以及管控发出的电能，实现气流摩擦发电机的自动化，在摩擦管1的前端或集电管3后端设置有阀门6，该阀门6优选电控阀门，由控制器7检测输出电力和气流情况控制阀门6开启程度。控制器7作为摩擦发电机的管控单元，可根据需要自动调整气流流量、整定输出电压、电流。

需指出，为了将阀门与摩擦管1或集电管3绝缘，当阀门6设置在摩擦管1的前端时，阀门6与摩擦管1之间设有绝缘垫圈；当阀门6设置在集电管3的后端时，阀门6与集电管3之间设有绝缘垫圈；根据实际需要，也可以选择非导电材料制成的阀门。

为了安全使用，优选在摩擦管1、集电管3的外壁上设置绝缘套，该绝缘套可以是绝缘的塑料或橡胶外套，也可以是其他具有隔离功能的的外壳。

为了提高发电效率，可在摩擦管1的进气口处设置用于给气体预热的加热装置，升温后的气体与摩擦管1的电荷交换更充分。

本发明还可以将多个单体气流摩擦发电机并联或串联组成气流摩擦发电机组以扩大输出功率。本发明还可将气流摩擦发电机的尾气驱动普通发电机 ，进一步提高气流发电的效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。