本發(fā)明涉及發(fā)電，具體為一種溫差發(fā)電裝置。

背景技術：

1、溫差是指物體溫度的高低差別數(shù)值，在自然界中，溫差的存在是普遍現(xiàn)象，它由多種因素引起，如太陽輻射、地形地貌、海洋與陸地分布、大氣環(huán)流等。這些因素共同作用于地球表面，導致不同地區(qū)、不同時間溫度的差異。

2、溫差能量，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。溫差能的源頭實際上是來自太陽的輻射，這種能源不受時間、季節(jié)、氣候等條件限制，能量供應穩(wěn)定且持續(xù)。利用溫差能量進行發(fā)電，可以減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，有助于應對全球氣候變化和能源安全挑戰(zhàn)。并且，溫差能量發(fā)電是一種穩(wěn)定的能源供應方式。與太陽能、風能等可再生能源相比，溫差能量受天氣條件的影響較小，因此可以提供更加穩(wěn)定和可靠的電力供應。這有助于增強能源供應的多樣性和穩(wěn)定性，提高能源系統(tǒng)的整體安全性和可靠性。同時，溫差能量的利用有助于減少環(huán)境污染和生態(tài)破壞。與化石燃料發(fā)電相比，溫差能量發(fā)電不產(chǎn)生溫室氣體和其他有害物質(zhì)，對環(huán)境的污染較小。溫差能量的開發(fā)和利用可以促進可持續(xù)發(fā)展，推動能源結構的優(yōu)化和升級，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3、當今發(fā)電技術主要包括火力、風能和太陽能發(fā)電等。火力發(fā)電會對環(huán)境造成污染；風能發(fā)電建造成本較高，適用環(huán)境也有較高的要求，且風場的變化或許會對環(huán)境造成一定的影響；太陽能發(fā)電的材料成本較高，且技術相對復雜。

4、現(xiàn)有的溫差發(fā)電技術主要包括半導體溫差發(fā)電技術、海洋溫差發(fā)電技術和放射性同位素溫差發(fā)電技術，他們都有一個共同的特點就是投資成本較高，且海洋溫差發(fā)電具有技術難度大、放射性同位素溫差發(fā)電具有放射危險等不利因素。

技術實現(xiàn)思路

1、摩擦納米發(fā)電技術不會產(chǎn)生任何污染環(huán)境的氣體和廢物，并且不會對生態(tài)環(huán)境和自然環(huán)境造成任何改變，是一種綠色環(huán)保的發(fā)電技術；由于溫差在環(huán)境中是必然存在的，因此本發(fā)明的適用環(huán)境極為廣泛，且理論上能量的來源是無限的，因此是一項可再生能源技術；同時，本發(fā)明需要的材料均是市場上常見的，因此大大縮減了制造成本，并且發(fā)電結構簡潔明了，很難出現(xiàn)磨損和故障問題，提高了發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也大大降低了維護成本；為了解決發(fā)電率較低的問題，本發(fā)明還可以進行組網(wǎng)發(fā)電，將發(fā)電系統(tǒng)串聯(lián)或并聯(lián)，可以提高發(fā)電效率，當置于同一環(huán)境中，溫差變化是同步的，因此交流電的變化頻率也是同步的，無需逐個進行整合，可統(tǒng)一整合、處理并使用，提高了發(fā)電網(wǎng)的簡潔性和統(tǒng)一性。

2、液態(tài)金屬基摩擦納米發(fā)電機（lm-teng）是一種創(chuàng)新的能源轉換技術，它將液態(tài)金屬的獨特性質(zhì)與摩擦納米發(fā)電機的原理相結合，實現(xiàn)了高效、靈活的機械能到電能的轉換。

3、它利用摩擦電和靜電感應的耦合效應運行，能夠將振動、旋轉、膨脹和收縮等一系列機械刺激轉化為電能。液態(tài)金屬基摩擦納米發(fā)電機則在此基礎上，通過液態(tài)金屬作為電極或摩擦層，與另一種材料形成摩擦對，當兩者發(fā)生相對運動時，由于摩擦起電效應和靜電感應效應，會在液態(tài)金屬和另一種材料之間產(chǎn)生電荷分離，從而形成電勢差，驅動電子在外電路中流動，產(chǎn)生電能。

4、本發(fā)明采用的技術方案是：一種溫差發(fā)電裝置，包括至少一個溫差發(fā)電單元，所述溫差發(fā)電單元包括分為上、下兩部的外殼，所述外殼為絕緣材料制成，所述外殼內(nèi)部為封閉結構，所述外殼內(nèi)部為真空狀態(tài)，所述外殼的上部和下部連通；

5、所述外殼的上部包括至少一根細管狀結構，所述細管狀結構的下端與所述外殼的下部連接，所述外殼下部的截面比所述外殼上部的截面大；

6、所述外殼的上部具有電極摩擦單元，所述電極摩擦單元包括鋪設于所述外殼的上部內(nèi)頂面和內(nèi)側面的電極，所述電極為金屬導電材料體，所述金屬導電材料體將所述外殼的上部內(nèi)頂面上的全部區(qū)域、所述外殼的上部內(nèi)側面的自上端至接近所述外殼的下部處的區(qū)域完全覆蓋，所述電極的全部表面上均包覆摩擦材料；

7、所述外殼的下部內(nèi)具有液體金屬、分層薄膜和膨脹液體，所述液體金屬和所述膨脹液體將所述外殼的下部空間全部填滿，所述分層薄膜位于所述液體金屬和所述膨脹液體之間，所述分層薄膜將位于其上方的液體金屬與位于其下方的膨脹液體完全隔絕，所述分層薄膜為高韌性、抗腐蝕性的彈性材料制成；

8、所述電極和所述液體金屬均分別與一根穿過所述外殼的電源導線連接，所述電源導線的一端位于所述外殼外。

9、可選的，所述外殼的表面為黑色。

10、可選的，所述電極的頂部中心處連接一個條型體，所述條型體為金屬導電材料制成，所述條型體的下端靠近所述外殼的下部，所述條型體的表面包覆摩擦材料。

11、可選的，所述外殼的上部包括多根平行設置的所述細管狀結構，每根所述細管狀結構內(nèi)的電極連接于同一根電源導線上。

12、可選的，包括多個并聯(lián)的溫差發(fā)電單元。

13、可選的，所述摩擦材料包括聚酰亞胺、聚四氟乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。

14、可選的，所述液體金屬為水銀、鎵。

15、可選的，所述膨脹液體為酒精或汽油。

16、可選的，所述分層薄膜的邊緣與所述外殼下部的內(nèi)壁連接。

17、本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：利用環(huán)境溫差導致的熱脹冷縮現(xiàn)象，并結合摩擦納米發(fā)電機中的固－液相接發(fā)電原理，實現(xiàn)溫差發(fā)電的目的。具有結構簡單、材料成本低、綠色無污染、適用環(huán)境廣泛、維護成本低、使用壽命長、穩(wěn)定性強等一系列優(yōu)點，且通過對發(fā)電單元的組合，也可以解決溫差發(fā)電技術發(fā)電效率較低的通病。

技術特征：

1.一種溫差發(fā)電裝置，其特征在于：包括至少一個溫差發(fā)電單元，所述溫差發(fā)電單元包括分為上、下兩部的外殼，所述外殼為絕緣材料制成，所述外殼內(nèi)部為封閉結構，所述外殼內(nèi)部為真空狀態(tài)，所述外殼的上部和下部連通；

2.根據(jù)權利要求1所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述外殼的表面為黑色。

3.根據(jù)權利要求2所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述電極的頂部中心處連接一個條型體，所述條型體為金屬導電材料制成，所述條型體的下端靠近所述外殼的下部，所述條型體的表面包覆摩擦材料。

4.根據(jù)權利要求3所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述外殼的上部包括多根平行設置的所述細管狀結構，每根所述細管狀結構內(nèi)的電極連接于同一根電源導線上。

5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：包括多個并聯(lián)的溫差發(fā)電單元。

6.根據(jù)權利要求5所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述摩擦材料包括聚酰亞胺、聚四氟乙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯。

7.根據(jù)權利要求5所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述液體金屬為水銀、鎵。

8.根據(jù)權利要求5所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述膨脹液體為酒精或汽油。

9.根據(jù)權利要求5所述的溫差發(fā)電裝置，其特征在于：所述分層薄膜的邊緣與所述外殼下部的內(nèi)壁連接。

技術總結
本發(fā)明提供一種溫差發(fā)電裝置，包括至少一個溫差發(fā)電單元，溫差發(fā)電單元包括分為上、下兩部的外殼，外殼為絕緣材料制成，外殼內(nèi)部為封閉結構，外殼內(nèi)部為真空狀態(tài)，外殼的上部和下部連通；外殼的上部包括至少一根細管狀結構，細管狀結構的下端與外殼的下部連接，外殼的下部截面比外殼的上部截面大；外殼的上部具有電極摩擦單元，電極的全部表面上均包覆摩擦材料；外殼的下部內(nèi)具有液體金屬、分層薄膜和膨脹液體，液體金屬和膨脹液體將外殼的下部空間全部填滿，分層薄膜將位于其上方的液體金屬與位于其下方的膨脹液體完全隔絕，分層薄膜為高韌性的彈性材料制成；電極和液體金屬分別與一根穿過外殼的電源導線連接，電源導線的一端位于外殼外。

技術研發(fā)人員：蘇錫寰,王巖,王立楊,卓玉生,喬貫宇,苗潤杰,亢保軍,楊帆,邢國建,張甘夢,劉鵬飛,于輝
受保護的技術使用者：中交第一航務工程勘察設計院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15