用于墙体表面的发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及发电领域，具体涉及一种用于墙体表面的发电装置。
【背景技术】
[0002]目前，在城市的街道两侧存在大量的建筑物。在街道中，以及两幢大楼之间，就像山区中的风口一样，流线密集，风速加大，甚至可以在本无大风的情况下制造出局地大风来。另外，在一幢高层建筑物的周围也能出现大风区，即高楼前的涡游流区和绕大楼两侧的角流区，这就是所谓的“城市风”。上述地方的风速都要比平地风速大30%左右。
[0003]由此可见，在建筑物的墙体周围，蕴藏着大量的风能，如果能将这些风能用于发电，势必会节约大量的传统能源。但是，现有技术中还没有能够对建筑物的墙体周围所蕴藏的风能加以利用的发电装置。
[0004]另外，在建筑物的墙体周围，除了蕴藏着大量的风能之外，在阴雨天气或冰雹天气还蕴藏着各种各样的自然能源，例如，雨水产生的能量以及冰雹产生的能量等。现有技术中同样没有对这些自然能源加以利用的发电装置。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种用于墙体表面的发电装置，用于解决现有的发电装置无法对建筑物的墙体周围所蕴藏的自然能源加以利用的问题。
[0006]一种用于墙体表面的发电装置，其特征在于，所述发电装置包括摩擦发电机，所述摩擦发电机进一步包括:设置在所述墙体表面的第一电极层，以及设置在所述第一电极层表面的第二电极层，其中，所述第一电极层为平板状电极层，其包括设置在所述墙体表面的第一电极；所述第二电极层为具有多个凸起结构的电极层，每个凸起结构与所述第一电极层之间形成一个密闭空腔，所述密闭空腔的上表面和所述密闭空腔的下表面在受到压力时能够接触并作为摩擦界面相互摩擦；其中，所述第二电极层包括层叠设置的第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极，所述第二高分子聚合物绝缘层位于所述第一电极层和所述第二电极之间，其中，所述第一电极和所述第二电极为所述摩擦发电机的电能输出端。
[0007]在本发明提供的发电装置中，由设置在墙体表面的第一电极层以及设置在第一电极层表面的第二电极层来构成摩擦发电机，其中，第一电极层为平板状电极层，第二电极层为具有多个凸起结构的电极层，其中，第二电极层上的每个凸起结构与第一电极层之间形成一个密闭空腔，该密闭空腔内具有一定的气压。当墙体表面受到自然力(如风力、雨水击打力等)作用时，第二电极层在自然力作用下受到挤压，使凸起结构的形状发生改变，进而与第一电极层相互接触；当自然力作用消失或减弱时，由于密闭空腔内的气压作用导致凸起结构恢复原状，进而与第一电极层相互分离，通过第二电极层与第一电极层之间的反复接触和分离，就会在第一电极和第二电极之间产生交变的电信号，实现自然能源向电能的转换。因此，通过本发明提供的发电装置，能够对建筑物的墙体周围所蕴藏的自然能源加以利用，且该发电装置同时具有结构简单，制备方便，价格低廉，轻便易安装等诸多优点，适合大规模使用。
【附图说明】
[0008]图1示出了本发明提供的用于墙体表面的发电装置的剖面结构示意图；
[0009]图2a示出了本发明实施例一提供的发电装置中的摩擦发电机的剖面结构示意图；
[0010]图2b示出了实施例一中的摩擦发电机的一种改进实现方式的示意图；
[0011]图3a示出了本发明实施例二提供的发电装置中的摩擦发电机的剖面结构示意图；
[0012]图3b示出了实施例二中的摩擦发电机的一种改进实现方式的示意图；
[0013]图3c示出了实施例二中的摩擦发电机的另一种改进实现方式的示意图；
[0014]图4示出了第二电极层上的凸起结构的示意图；
[0015]图5a和图5b分别示出了当设置有第三高分子聚合物绝缘层时，第一电极和第二电极之间的连接关系的两种示意图；以及
[0016]图6a至图6c示出了雨滴在第二电极表面感应电荷的原理示意图。
【具体实施方式】
[0017]为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
[0018]为了解决现有的发电装置无法对建筑物的墙体周围所蕴藏的自然能源加以利用的问题，本发明提供了一种用于墙体表面的发电装置。
[0019]图1示出了本发明提供的用于墙体表面的发电装置的结构示意图，如图1所示，该发电装置包括摩擦发电机，该摩擦发电机进一步包括:设置在墙体表面的第一电极层，以及设置在第一电极层表面的第二电极层。其中，第一电极层为平板状电极层，其包括设置在墙体表面的第一电极11;第二电极层为具有多个凸起结构的电极层，每个凸起结构与第一电极层之间形成一个密闭空腔，该密闭空腔的上表面和下表面在受到压力时能够接触并作为摩擦界面相互摩擦(具体地，第二电极层上的凸起结构作为密闭空腔的上表面，第一电极层上与凸起结构相对的部位作为密闭空腔的下表面，这里的上表面和下表面是相对于密闭空腔本身而言的，与摩擦发电机的放置角度无关)。其中，第二电极层包括层叠设置的第二高分子聚合物绝缘层12以及第二电极13，第二高分子聚合物绝缘层12位于第一电极层和第二电极13之间，其中，第一电极11和第二电极13为该摩擦发电机的电能输出端。
[0020]在图1所示的发电装置中，由设置在墙体表面的第一电极层以及设置在第一电极层表面的第二电极层来构成摩擦发电机，其中，第一电极层为平板状电极层，第二电极层为具有多个凸起结构的电极层，其中，第二电极层上的每个凸起结构与第一电极层之间形成一个密闭空腔，该密闭空腔内具有一定的气压。当墙体表面受到自然力(如风力、雨水击打力)作用时，第二电极层在自然力作用下受到挤压，使凸起结构的形状发生改变，进而与第一电极层相互接触；当自然力作用消失或减弱时，由于密闭空腔内的气压作用导致凸起结构恢复原状，进而与第一电极层相互分离，通过第二电极层与第一电极层之间的反复接触和分离，就会在第一电极和第二电极之间产生交变的电信号，实现自然能源向电能的转换。
[0021]在具体实施时，上述的摩擦发电机既可以设置在建筑物的外部墙体的表面，也可以设置在建筑物的内部墙体的表面。当设置在建筑物的外部墙体的表面时，可以充分利用【背景技术】中提到的“城市风”和雨水能量来实现摩擦发电；当设置在建筑物的内部墙体的表面时，可以利用走廊内的微风、行人的按压来发电。优选地，将上述的摩擦发电机设置在建筑物的外部墙体的表面。
[0022]另外，为了对摩擦发电机发出的电量加以利用，本发明中的发电装置还可以进一步包括蓄电部件和用电部件。其中，蓄电部件的输入端与摩擦发电机的输出端相连，用于对摩擦发电机产生的电能进行存储，具体可通过电池(如锂电池、镍氢电池)、超级电容器等储能元件来实现。用电部件与蓄电部件的输出端相连，具体地，根据实际需求，用电部件可以是设置在建筑物走廊内壁的LED灯、USB接口和/或报警装置等任何小功率器件。这样，当建筑物内的住户在夜间行走时，可以通过LED灯实现照明，且无需耗费传统的电能。而且，走廊内壁的USB接口可以为用户提供随时充电等便利服务，走廊内壁的报警装置可以方便用户迅速报警。本领域技术人员还可以根据实际需求来设定用电部件的类型，以满足用户的各类需求。
[0023]另外，由于摩擦发电机所产生的电能通常为交流电能，因此，上述的蓄电部件进一步包括:与储能元件相连的交直流转换器，用于将摩擦发电机输出的交流电信号转换为直流电信号，并提供给储能元件存储。其中，上述的交直流转换器进一步包括:与摩擦发电机相连的、将所述摩擦发电机输出的交流电信号进行整流的整流器；与所述整流器相连的、将所述整流器输出的单向脉动的直流信号中剩余的交流分量进行滤波的滤波器；与所述滤波器相连的、将所述滤波器输出的单向脉动的直流信号进行稳压处理得到恒定的电信号的稳压器。
[0024]而且，本发明提供的发电装置还可以结合太阳能电池进行发电，实现风能和太阳能的双重利用。此时，为了方便设置，优选薄膜太阳能电池，以提高整体发电装置的输出电倉泛。
[0025]优选地，还可以在本发明的摩擦发电机的外表面设置防水层，以适应各种使用环境。
[0026]由于摩擦发电机是本发明中的核心部件，因此，下面将通过几个具体实施例详细介绍一下本发明提供的发电装置中的摩擦发电机的结构。
[0027]实施例一、
[0028]图2a示出了本发明实施例一提供的发电装置中的摩擦发电机的结构示意图。如图2a所示，该摩擦发电机包括:设置在墙体表面的第一电极21、设置在第一电极21表面的第二高分子聚合物绝缘层22、以及设置在第二高分子聚合物绝缘层22表面的第二电极23。上述的第一电极21构成第一电极层；上述的第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极23构成第二电极层。
[0029]通过图2a可以看出，由第一电极21构成的第一电极层为平板状电极层，其直接通过贴合固定方式(例如胶粘等)设置在墙体的表面。由第二高分子聚合物绝缘层22和第二电极23构成的第二电极层为具有多个凸起结构的电极层。其中，第二高分子聚合物绝缘层22可以通过聚合物薄膜来实现，并且可以制作为图4所示的结构，从图4中可以看出，第二高分子聚合物绝缘层上具有若干个凸起结构，每个凸起结构呈正方体形，且各个凸起结构按照矩阵形式规则排布。在实际情况中，本领域技术人员也可以对凸起结构的形状和排布方式进行灵活调整，例如，可以将凸起结构设置为球形、半球形、锥体形等多种形状，排布方式也可以根据局部风力的强弱来调整凸起结构的排布密度，例如，将风力强的区域的凸起结构的密度排布得较大，而将风力弱的区域的凸起结构的密度排布得较小。上述的第二高分子聚合物绝缘层22通过直接放置或贴合固定等多种方式设置在第一电极21的表面，第二高分子聚合物绝缘层22上的每个凸起结构与第一电极21之间形成一个具有一定气压的密闭空腔，该密闭空腔的上表面为第二高分子聚合物绝缘层，下表面为第一电极(这里的上表面和下表面是相对于空腔而言的，与摩擦发电机本身的放置角度无关)。第二电极23通过磁控溅射或涂布等方式设置于第二高分子聚合物绝缘层22上，形成与第二高分子聚合物绝缘层22相同的结构。第二电极23与第二高分子聚合物绝缘层22之间没有空隙。由此可见，第二电极层是由第二高分子聚合物绝缘层22以及第二电极23构成的双层结构。整个摩擦发电机是由单层的第一电极层和双层的第二电极层所构成的三层结构的发电机，其中，第二高分子聚合物绝缘层22位于第一电极21和第二电极23之间,用于与第一电极21相互摩擦，从而在第一电极21和第二电极23之间产生电荷，因此，第一电极21和第二电极23是该摩擦发电机的两个电能输出端。
[0030]下面具体介绍一下上述摩擦发电机的工作原理:当风力(或其他外力)作用于该摩擦发电机时，将导致第二电极层中的各个凸起结构受到挤压而发生形变，从而使密闭空腔的上表面(即:第二高分子聚合物绝缘层22)与密闭空腔的下表面(B卩:第一电极21)之间相互摩擦产生静电荷，该静电荷的产生会使第一电极21和第二电极23之间的电容发生改变，从而导致第一电极21和第二电极23之间出现电势差。由于第一电极2