置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，包括水波發(fā)電板(1)、能量控制器、蓄電池和照明裝置；其中，水波發(fā)電板(1)通過能量控制器與蓄能池相連，蓄能池與照明裝置相連。本實(shí)用新型可以收集水流波動的能量，不論是在供電高峰期還是在緩解供電壓力期，均能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷照明，僅是是利用下水道內(nèi)的水波流動轉(zhuǎn)化成電能，這樣不僅減少了對有限電能的依靠性，也實(shí)現(xiàn)了國家所倡導(dǎo)的“綠色無污染”的口號。
【專利說明】
置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，具體涉及一種置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類社會的不斷發(fā)展，能源問題的日趨緊張，成為困擾發(fā)展的一個(gè)重要因素，新能源問題也是科學(xué)領(lǐng)域的前沿。
[0003]國民的生活水平逐年提高，用電量也是急劇增加。為了緩解用電壓力，供電部門常采取分時(shí)段斷電，保證在人們?nèi)粘Ｉ畹碾娔艿某渥?。但對于公共設(shè)施，例如進(jìn)樓道照明用電，或是地下停車場，亦或是街道照明裝置，一旦停止供電，會對人們的日常事或造成一定的困擾，在一定程度上會形成安全隱患。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，為照明裝置提供不間斷的電能，以克服上述現(xiàn)有情形存在的缺點(diǎn);該裝置可以收集水流波動的能量，不論是在供電高峰期還是在緩解供電壓力期，均能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷照明，僅是是利用下水道內(nèi)的水波流動轉(zhuǎn)化成電能，這樣不僅減少了對有限電能的依靠性，也實(shí)現(xiàn)了國家所倡導(dǎo)的“綠色無污染”的口號。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，包括水波發(fā)電板、能量控制器、蓄電池和照明裝置;其中，
[0007]水波發(fā)電板通過能量控制器與蓄能池相連，蓄能池與照明裝置相連。
[0008]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，水波發(fā)電板包括聚全氟乙丙烯層，以及設(shè)置在聚全氟乙丙烯層上的若干組電極，每組電極均包括第一電極和第二電極，每組電極的第一電極和第二電極位于聚全氟乙丙烯層的同一側(cè)，平行且間隔放置;每組電極均通過能量控制器與蓄能池相連。
[0009]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，聚全氟乙丙烯層為75μπι厚的薄膜。
[0010]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，水波發(fā)電板還包括支架、聚合物納米線網(wǎng)格、中空遮罩和鍍銅層;其中，聚全氟乙丙烯層設(shè)置在中空遮罩上，若干組電極設(shè)置在中空遮罩內(nèi)，并通過導(dǎo)線引出作為輸出端，鍍銅層設(shè)置在聚全氟乙丙烯層上，聚合物納米線網(wǎng)格包絡(luò)在聚全氟乙丙烯層、中空遮罩和鍍銅層的外側(cè)，且聚合物納米線網(wǎng)格設(shè)置在支架上。
[0011]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，中空遮罩采用1.5mm的聚丙烯薄板利用激光切割
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[0012]本實(shí)用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于，鍍銅層采用利用電子蒸發(fā)技術(shù)鍍在聚全氟乙丙烯層表面上。
[0013]相較于現(xiàn)在的技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益的效果:
[0014]本實(shí)用新型提供的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，通過下水道內(nèi)的水波發(fā)電板的能量收集裝置對水波能進(jìn)行收集，其工作原理為:通過下水管道的導(dǎo)向作用使水流流經(jīng)水波發(fā)電板，當(dāng)水流流經(jīng)水波發(fā)電板的能量回收裝置時(shí)，水波與聚全氟乙丙烯層相接處，接觸向平行方向滑落時(shí)，水和電極之間的相互重合的各種感應(yīng)層通過靜電作用產(chǎn)生電能。在聚全氟乙丙烯層表面的水作為感應(yīng)媒介去吸收在電極上的相反電荷。由于水流的移動，各感應(yīng)層之間的電容量不斷的變化，在聚合物層達(dá)到一種平衡，當(dāng)水流流動繼續(xù)與其接受，這種平衡被打破，向另外一種平衡狀態(tài)改變，改變的過程產(chǎn)生電流。為了清楚了解發(fā)電過程(請見示意圖)，詳解為以下四部:第一部分，當(dāng)?shù)谝浑姌O部分接觸水波時(shí)，在水波和聚全氟乙丙烯層之間形成雙電子層，此時(shí)，水中的正電子篩選聚全氟乙丙烯層表面的負(fù)極電子，由于電子的不均衡分布致使靜電平衡被打破，使得自由電子從第二電極向第一電極游動，直至整個(gè)水波發(fā)電板一半與水波相接觸。第二部分，當(dāng)水波發(fā)電板的一半與水波進(jìn)行接觸時(shí)，早水波與聚全氟乙丙烯層的交合面處達(dá)到一種平衡，此時(shí)沒有充放電現(xiàn)象產(chǎn)生;第三部，當(dāng)水波行至第二電極或是第一電極全被淹沒時(shí)，此時(shí)的的電流達(dá)到最大值;當(dāng)水波行之第二電極時(shí)，所產(chǎn)生的電子開始返回第二電極，這是由于電能的分布是趨于平衡的一種狀態(tài)。最終，當(dāng)整個(gè)裝置完全被水波淹沒時(shí)，所有的摩擦電子均被屏蔽，結(jié)果就是所有產(chǎn)生的電子消失。當(dāng)水波褪去，另一個(gè)交替的水流再次循環(huán)，因此，產(chǎn)生的電子是由于摩擦接觸和靜電感應(yīng)相互作用的過程。由于整個(gè)過程中電流有兩個(gè)移動方向，由此便產(chǎn)生了交流電，供照明系統(tǒng)使用。整個(gè)過程的充放電過程均有能量控制裝置進(jìn)行控制。
[0015]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)下水管道內(nèi)的浪費(fèi)的水波能被有效的利用起來，減緩了供電壓力，節(jié)省了能源，其次，其結(jié)構(gòu)簡單，所用元件以及材料易獲得，可適用于大面積推廣。
【附圖說明】
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[0016]圖1為本實(shí)用新型的整體示意圖。
[0017]圖2?5為水波發(fā)電板的原理圖。
[0018]圖6為水波發(fā)電板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖7為整個(gè)照明裝置系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖中:1為水波發(fā)電板，101為聚全氟乙丙烯層，102為鍍銅層，103為中空遮罩，104為聚合物納米線網(wǎng)格，105為支架，2為電極。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1和7所示，本實(shí)用新型置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，包括水波發(fā)電板1、能量控制器、蓄電池和照明裝置;其中，水波發(fā)電板I通過能量控制器與蓄能池相連，以保證充放電的平穩(wěn)和實(shí)現(xiàn)能量的儲存，蓄能池與照明裝置相連，使整個(gè)供電過程處于一種平穩(wěn)狀態(tài)。
[0023]如圖6所示，水波發(fā)電板I包括聚全氟乙丙烯層101以及數(shù)組電極2，每組電極2的第一電極和第二電極位于聚全氟乙丙烯層101的一側(cè)，且每組電極2的第一電極和第二電極平行且間隔放置。在下水管道內(nèi)的水流由于管道的導(dǎo)向，水流依次經(jīng)過第一電極和第二電極，兩者均與能量控制器相連，以保證充放電的平穩(wěn)性。
[0024]聚全氟乙丙烯層101主要用來與水波進(jìn)行直接接觸，在水波發(fā)電板I和水波的交合面處產(chǎn)生摩擦電子;而數(shù)組電極2是將水波運(yùn)動轉(zhuǎn)化電能的主要裝置，此轉(zhuǎn)化原理均是依據(jù)靜電平衡原理。
[0025]水波發(fā)電板I還包括支架105、聚合物納米線網(wǎng)格104、中空遮罩103和鍍銅層102;彼此之間的連接關(guān)系與位置關(guān)系如圖6所示，數(shù)組電極2放置在中空遮罩103中，用導(dǎo)線進(jìn)行連接，作為最終輸出端。聚全氟乙丙烯層101放置在中空遮罩103之上，并在薄膜上利用電子蒸發(fā)技術(shù)渡一層鍍銅層102，然后在其表面上利用等離子蝕刻技術(shù)將納米線104包絡(luò)整個(gè)水流發(fā)電板上，增加水的接觸面積。其中，薄膜為75μπι厚的聚全氟乙丙烯層101，中空遮罩103是由1.5_的聚丙烯薄板利用激光精確切割，中空遮罩103就像電極2—樣穿過整個(gè)裝置。電極2的密度和數(shù)量是由中空遮罩103所決定。中空遮罩103安裝在聚全氟乙丙烯層101上，鍍銅層102利用電子蒸發(fā)技術(shù)鍍在聚全氟乙丙烯層101表面之上，導(dǎo)線與電極2相連為最終的輸出端。最后整個(gè)裝置放置在支架105里面，防止其傾倒，影響水波與整個(gè)裝置的接觸面積。
[0026]水波發(fā)電板I的最外層為聚合物納米線網(wǎng)格104，其作用是為了增加整個(gè)水流發(fā)電板與水的接觸面積，不易被水沾濕，同時(shí)在與水接觸式能夠快速的是水波褪去，繼而接受下一次的沖擊，循環(huán)往復(fù)，進(jìn)行充電放電，以此保證穩(wěn)定電壓的輸出。
[0027]本實(shí)用新型整個(gè)裝置的創(chuàng)新關(guān)鍵在與聚全氟乙丙烯層101的應(yīng)用。選取聚全氟乙丙烯層101主要因?yàn)榫廴冶┦橇己玫呢?fù)性材料，其次耐高溫，輻照穩(wěn)定，以及化學(xué)惰性，使其成為水下的運(yùn)作提供了可行性和持久性。
[0028]本實(shí)用新型的工作過程如下:
[0029]如圖圖2?5所示，本實(shí)用新型是依靠新能源為照明裝置提供電能得一種裝置。下水道內(nèi)的水波在下水管道的導(dǎo)向作用下，流經(jīng)水波發(fā)電板I上的聚合物納米線網(wǎng)格104表層，與聚全氟乙丙烯層101直接接觸，接觸向平行方向滑落時(shí)，水和電極2之間的相互重合的各種感應(yīng)層通過靜電作用產(chǎn)生電能。在聚全氟乙丙烯層101表面的水作為感應(yīng)媒介去吸收在電極2上的相反電荷，利用靜電平衡原理產(chǎn)生電能。其工作原理是:當(dāng)水波與經(jīng)過水波發(fā)電板I時(shí)，與聚全氟乙丙烯層101相接觸時(shí)，水波平行向前滑動，水與電極2之間的各個(gè)感應(yīng)層產(chǎn)生感應(yīng)電能。在聚合物納米層網(wǎng)格104表面的水作為感應(yīng)裝置第一電極和第二電極上相反的電荷，由于水的流動，各個(gè)感應(yīng)層所具有的電能有所不同，當(dāng)水流達(dá)到聚合物納米網(wǎng)格104時(shí)，各種正負(fù)離子以及水分子會按照一定的順序在聚全氟乙丙烯層101表面聚集，當(dāng)水波流動，這種平衡狀態(tài)被打破，詳細(xì)的能量產(chǎn)生原理可分為四部:第一步，當(dāng)水波與第一電極接觸時(shí)，水波經(jīng)由聚合物納米網(wǎng)格104表面與聚全氟乙丙烯層101接觸時(shí)，水波感應(yīng)帶正電，此時(shí)在水波與聚全氟乙丙烯層101之間形成雙電子層，為了保持靜電平衡，自由電子由第二電極向第一電極游動(參照附圖2);第二部，當(dāng)水波行之第一電極和第二電極中位時(shí)，此時(shí)沒有充放電現(xiàn)象。第三部，當(dāng)水波行完第一電極開始與第二電極相接觸式，水中的正電荷吸引聚全氟乙丙烯層101上的負(fù)電子，此時(shí)自由電子返回至第二電極，電容器之間的電荷移動完成，所產(chǎn)生的電流也達(dá)到了頂峰;第四部，當(dāng)水波行之第二電極的末端之時(shí)，另一循環(huán)接踵而至，由于自由電子形成的電流有兩個(gè)方向的流向，因此產(chǎn)生的交流電恰好可以為照明裝置提供電能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，包括水波發(fā)電板(I)、能量控制器、蓄電池和照明裝置;其中， 水波發(fā)電板(I)通過能量控制器與蓄能池相連，蓄能池與照明裝置相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，水波發(fā)電板(I)包括聚全氟乙丙烯層(101)，以及設(shè)置在聚全氟乙丙烯層(101)上的若干組電極(2)，每組電極(2)均包括第一電極和第二電極，每組電極(2)的第一電極和第二電極位于聚全氟乙丙烯層(101)的同一側(cè)，平行且間隔放置;每組電極(2)均通過能量控制器與蓄能池相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，聚全氟乙丙稀層(101)為75μηι厚的薄膜。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，水波發(fā)電板(I)還包括支架(105)、聚合物納米線網(wǎng)格(104)、中空遮罩(103)和鍍銅層(102);其中，聚全氟乙丙烯層(101)設(shè)置在中空遮罩(103)上，若干組電極(2)設(shè)置在中空遮罩(103)內(nèi)，并通過導(dǎo)線引出作為輸出端，鍍銅層(102)設(shè)置在聚全氟乙丙烯層(101)上，聚合物納米線網(wǎng)格(104)包絡(luò)在聚全氟乙丙烯層(101)、中空遮罩(103)和鍍銅層(102)的外側(cè)，且聚合物納米線網(wǎng)格(104)設(shè)置在支架(105)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，中空遮罩(103)采用1.5_的聚丙烯薄板利用激光切割而成。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的置于下水道將水流波動的能量轉(zhuǎn)化成電能進(jìn)行照明的裝置，其特征在于，鍍銅層(102)采用利用電子蒸發(fā)技術(shù)鍍在聚全氟乙丙烯層(101)表面上。
【文檔編號】F21S9/04GK205535558SQ201620217771
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】亓利格, 黨磊磊, 呂水明
【申請人】長安大學(xué)