热声发动机驱动的摩擦纳米发电机

本技术涉及发电，尤其涉及一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机。

背景技术：

1、热声发动机是一种利用管件和换热器在其内部获得合适声场，并通过工作介质和回热器之间的相互作用实现热能和声能相互转化的热力机械装置。作为一种新型外燃式热机，其具有无机械运动部件、结构简单、可靠性高、寿命长和潜在热效率高等优点。

2、热声发电技术是将热声发动机与声电转换装置耦合而成的一种新型发电技术，具有能源适应性好、可靠性高和潜在热效率高等显著优点，可广泛应用于太阳能、生物质能、汽车尾气和工业余热回收等领域，具有很好的应用前景。

3、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化为电能输出的具有纳米结构组成的发电装置。热声发动机驱动的摩擦纳米发电机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，是一种无机械运动部件的热驱动发电技术。

4、目前，热声发动机驱动的摩擦纳米发电机驱动温度高，且存在机械运动部件、结构复杂、成本高。

技术实现思路

1、本实用新型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热声发动机驱动的摩擦纳米发电机驱动温度高，且存在机械运动部件、结构复杂、成本高的问题。

2、本实用新型提供一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，包括：热声发动机、气相谐振管和第一液相谐振管，所述热声发动机包括加热器、冷却器以及气库，所述冷却器与所述气相谐振管连通，所述第一液相谐振管为弧形管，所述第一液相谐振管的两端分别与所述气相谐振管和所述气库连通，且所述第一液相谐振管与所述冷却器连通；摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机包括第一电极和第二电极，所述第一电极设于所述气相谐振管和所述第一液相谐振管的连接处，所述第二电极设于所述第一液相谐振管与所述气库的连接处，所述热声发动机能够驱动气液两相分界面在所述摩擦纳米发电机处产生振荡。

3、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述弧形管为u型管，所述第一电极和所述第二电极处于同一水平面。

4、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述热声发动机驱动的摩擦纳米发电机还包括第二液相谐振管，所述第一液相谐振管通过所述第二液相谐振管与所述冷却器连通。

5、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第一电极套设于所述气相谐振管和所述第一液相谐振管的连接处的外壁面，所述第二电极套设于所述第一液相谐振管和所述气库连接处的外壁面。

6、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机还包括输出负载，所述第一电极和所述第二电极分别与所述输出负载连接。

7、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述第一液相谐振管和所述气相谐振管连接处的内壁面设有介电层，所述第一液相谐振管和所述气库连接处的内壁面也设有所述介电层。

8、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述介电层为聚四氟乙烯、聚酰亚胺、氟化乙烯丙烯共聚物中的任一种。

9、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述热声发动机还包括回热器，所述回热器的两端分别与所述加热器和所述冷却器连通。

10、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机采用气液两相工质。

11、根据本实用新型提供的一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，所述气液两相工质为水、乙醇、丙醇以及二氟一氯甲烷制冷剂中的任一种。

12、本实用新型提供的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，将第一液相谐振管设置为弧形管，弧形管的两端分别与气相谐振管和气库连通，加热器与气相谐振管连通，冷却器与第一液相谐振管连通；并在第一液相谐振管与气相谐振管的连接处设置第一电极，在第一液相谐振管与气库的连接处设置第二电极，在热声发动机的运行过程中，气相谐振管内的气相会驱动第一液相谐振管内的液体振荡与连接处的谐振管的壁面发生摩擦生电，随着振荡，第一电极和第二电极处的第一液相谐振管内的液面相对初始液面发生变化，在摩擦起电和电荷分离的作用下，第一电极和第二电极之间存在电势差，稳定输出交变电。本实用新型采用相变式热声发动机为驱动源，第一液相谐振管内的液体工质作为摩擦纳米发电机的导体，其驱动温度低，且无机械运动部件，结构简单，成本低。

技术特征：

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：

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，所述弧形管为u型管，所述第一电极和所述第二电极处于同一水平面。

3.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，所述热声发动机驱动的摩擦纳米发电机还包括第二液相谐振管，所述第一液相谐振管通过所述第二液相谐振管与所述冷却器连通。

4.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，所述第一电极套设于所述气相谐振管和所述第一液相谐振管的连接处的外壁面，所述第二电极套设于所述第一液相谐振管和所述气库连接处的外壁面。

5.根据权利要求2所述的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述摩擦纳米发电机还包括输出负载，所述第一电极和所述第二电极分别与所述输出负载连接。

6.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，所述第一液相谐振管和所述气相谐振管连接处的内壁面设有介电层，所述第一液相谐振管和所述气库连接处的内壁面也设有所述介电层。

7.根据权利要求6所述的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述介电层为聚四氟乙烯、聚酰亚胺、氟化乙烯丙烯共聚物中的任一种。

8.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，所述热声发动机还包括回热器，所述回热器的两端分别与所述加热器和所述冷却器连通。

9.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，所述摩擦纳米发电机采用气液两相工质。

10.根据权利要求9所述的热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，其特征在于，所述气液两相工质为水、乙醇、丙醇以及二氟一氯甲烷制冷剂中的任一种。

技术总结
本技术涉及发电技术领域，提供一种热声发动机驱动的摩擦纳米发电机，包括：热声发动机、气相谐振管、第一液相谐振管以及摩擦纳米发电机，热声发动机包括加热器、冷却器以及气库，冷却器与气相谐振管连通，第一液相谐振管为弧形管，第一液相谐振管的两端分别与气相谐振管和气库连通，第一液相谐振管与冷却器连通；摩擦纳米发电机包括第一电极和第二电极，第一电极设于气相谐振管和第一液相谐振管的连接处，第二电极设于第一液相谐振管与气库的连接处，热声发动机驱动气液两相分界面在摩擦纳米发电机处产生振荡。本技术采用相变式热声发动机为驱动源，第一液相谐振管内的液体工质作为摩擦纳米发电机的导体，驱动温度低，无机械运动部件。

技术研发人员：杨睿,杨宇鹏,余国瑶,罗二仓,王军翔
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/11