本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同時(shí)收集氣體機(jī)械能和熱能的復(fù)合能源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風(fēng)是一種潛力很大的新能源，目前風(fēng)能收集的主要方式是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的工作原理是風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能，發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)、調(diào)向器、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電具有清潔、綠色環(huán)保、可再生的特點(diǎn)，越來越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。但是傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)占用大片土地、噪聲大，而且建造和維修成本高，制約了其規(guī)?；茝V和使用。除了機(jī)械能，氣體也具有一定的熱能。

熱電發(fā)電作為常用的熱能收集方式，提高高溫與低溫端的溫差將移動(dòng)的熱能轉(zhuǎn)變成電能，使其發(fā)電。

但是，通常風(fēng)力發(fā)電和熱電發(fā)電是兩個(gè)完全獨(dú)立的模塊，很難同時(shí)使用兩種發(fā)電模塊，把兩者結(jié)合以達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種同時(shí)收集氣體機(jī)械能和熱能的復(fù)合能源系統(tǒng)，有效提高了能量轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種同時(shí)收集氣體機(jī)械能和熱能的復(fù)合能源系統(tǒng)，其特征在于，包括摩擦發(fā)電模塊和熱電發(fā)電模塊；

所述摩擦發(fā)電模塊用于收集氣體機(jī)械能并將所述氣體機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

所述熱能發(fā)電模塊用于收集氣體熱能并將所述氣體熱能轉(zhuǎn)化為電能；

所述熱電發(fā)電模塊設(shè)置在所述摩擦發(fā)電模塊的上下兩個(gè)面；當(dāng)氣體通過通氣口時(shí)，所述復(fù)合能源系統(tǒng)收集氣體的熱能和機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電。

進(jìn)一步的，所述熱電發(fā)電模塊包括2個(gè)熱電發(fā)電機(jī)，2個(gè)所述熱電發(fā)電機(jī)分別設(shè)置于所述摩擦發(fā)電模塊的上、下表面，2個(gè)所述熱電發(fā)電機(jī)通過串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。

進(jìn)一步的，所述熱電發(fā)電機(jī)為由p型和n型半導(dǎo)體熱電材料按一定方式組成的熱電轉(zhuǎn)換器件。

進(jìn)一步的，將所述p型和n型半導(dǎo)體熱電材料結(jié)合的一端置于高溫端，另一端置于低溫端；基于溫差發(fā)電原理，空穴和電子由高溫端向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫端形成電勢(shì)差，將熱能轉(zhuǎn)換成電能。

進(jìn)一步的，所述摩擦發(fā)電模塊包括依次堆疊的第一電極層、振動(dòng)摩擦層、第二電極層，所述振動(dòng)摩擦層和所述第一電極層、所述振動(dòng)摩擦層和第二電極層之間均設(shè)有墊片層，從而形成通氣口。

進(jìn)一步的，所述第一電極層、振動(dòng)摩擦層、第二電極層、墊片層的兩端各自具有通孔，并通過固定部件穿過通孔進(jìn)行固定。當(dāng)氣體經(jīng)過通氣孔時(shí)，帶動(dòng)振動(dòng)摩擦層在第一電極層和第二電極層之間上下來回振動(dòng)，由于靜電感應(yīng)效應(yīng)，在第一電極層和第二電極層之間產(chǎn)生周期性電勢(shì)差，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

進(jìn)一步的，所述第一電極層和第二電極層均為導(dǎo)電性高的金屬薄膜，所述振動(dòng)摩擦層的材料為聚合物薄膜，所述墊片的材料為亞克力板，所述固定部件為螺栓和螺母。

進(jìn)一步的，所述第一電極層和第二電極層均為厚度50微米的鋁箔，所述振動(dòng)摩擦層為厚度30微米的聚四氟乙烯薄膜，所述墊片層為厚度1厘米的亞克力板。

本發(fā)明的有益效果為：通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了復(fù)合能源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)氣體機(jī)械能和熱能同時(shí)收集，具有體積小、成本低、發(fā)電效率高等特點(diǎn)，適于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一種同時(shí)收集氣體機(jī)械能和熱能的復(fù)合能源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)截面示意圖。

圖2所示為摩擦發(fā)電模塊的工作原理圖。

圖3所示為熱電發(fā)電機(jī)的工作原理圖。

其中：1-熱電發(fā)電機(jī)、2-第一電極層、3-振動(dòng)摩擦層、4-第二電極層、5-墊片層、6-固定部件。

具體實(shí)施方式

下文將結(jié)合具體附圖詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實(shí)施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。在下述實(shí)施例的附圖中，各附圖所出現(xiàn)的相同標(biāo)號(hào)代表相同的特征或者部件，可應(yīng)用于不同實(shí)施例中。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例一種同時(shí)收集氣體機(jī)械能和熱能的復(fù)合能源系統(tǒng)，包括摩擦發(fā)電模塊和熱電發(fā)電模塊；

所述摩擦發(fā)電模塊用于收集氣體機(jī)械能并將所述氣體機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

所述熱能發(fā)電模塊用于收集氣體熱能并將所述氣體熱能轉(zhuǎn)化為電能；

所述熱電發(fā)電模塊設(shè)置在所述摩擦發(fā)電模塊的上下兩個(gè)面；當(dāng)氣體通過通氣口時(shí)，所述復(fù)合能源系統(tǒng)收集氣體的熱能和機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電。

優(yōu)選的，所述熱電發(fā)電模塊包括2個(gè)熱電發(fā)電機(jī)1，2個(gè)所述熱電發(fā)電機(jī)1分別設(shè)置于所述摩擦發(fā)電模塊的上、下表面，2個(gè)所述熱電發(fā)電機(jī)1通過串聯(lián)或并聯(lián)方式連接。

優(yōu)選的，所述熱電發(fā)電機(jī)1為由p型和n型半導(dǎo)體熱電材料按一定方式組成的熱電轉(zhuǎn)換器件。將所述p型和n型半導(dǎo)體熱電材料結(jié)合的一端置于高溫端，另一端置于低溫端；基于溫差發(fā)電原理，空穴和電子由高溫端向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫端形成電勢(shì)差，將熱能轉(zhuǎn)換成電能。

優(yōu)選的，所述摩擦發(fā)電模塊包括依次堆疊的第一電極層2、振動(dòng)摩擦層3、第二電極層4，所述振動(dòng)摩擦層3和所述第一電極層2、所述振動(dòng)摩擦層3和第二電極層4之間均設(shè)有墊片層5，從而形成通氣口。所述第一電極層2、振動(dòng)摩擦層3、第二電極層4、墊片層5的兩端各自具有通孔，并通過固定部件6穿過通孔進(jìn)行固定。當(dāng)氣體經(jīng)過通氣孔時(shí)，帶動(dòng)振動(dòng)摩擦層3在第一電極層2和第二電極層4之間上下來回振動(dòng)，由于靜電感應(yīng)效應(yīng)，在第一電極層2和第二電極層4之間產(chǎn)生周期性電勢(shì)差，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

優(yōu)選的，所述第一電極層2和第二電極層4均為導(dǎo)電性高的金屬薄膜，所述振動(dòng)摩擦層3的材料為聚合物薄膜，所述墊片層5的材料為亞克力板，所述固定部件6為螺栓和螺母。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一電極層2和第二電極層4均為厚度50微米的鋁箔，所述振動(dòng)摩擦層3為厚度30微米的聚四氟乙烯薄膜，所述墊片層5為厚度1厘米的亞克力板。

摩擦發(fā)電模塊的工作原理如圖2所示，在氣體流動(dòng)驅(qū)動(dòng)下，振動(dòng)摩擦層3在第一電極層2和第二電極層4之間來回振動(dòng)接觸，發(fā)生摩擦起電效應(yīng)，振動(dòng)摩擦層3的表面帶負(fù)電荷，第一電極層2和第二電極層4的表面帶正電荷。當(dāng)振動(dòng)摩擦層3向第一電極層2靠近時(shí)，由于靜電感應(yīng)效應(yīng)，第二電極層4比第一電極層2的電勢(shì)高，驅(qū)動(dòng)外電路中產(chǎn)生正向電流；當(dāng)振動(dòng)摩擦層3向第二電極層4靠近時(shí)，產(chǎn)生方向相反的電勢(shì)差，在外電路中產(chǎn)生反向電流，因此產(chǎn)生周期性交流電。

熱電發(fā)電機(jī)1的工作原理如圖3所示，由于氣體溫度比外界溫度高，當(dāng)氣體經(jīng)過通氣口時(shí)，將p型和n型半導(dǎo)體熱電材料結(jié)合的一端置于高溫端，另一端為低溫端，基于溫差發(fā)電原理，空穴和電子由高溫向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫端形成電勢(shì)差，將熱能轉(zhuǎn)換成電能。

在實(shí)際應(yīng)用中，可利用工業(yè)廢氣為高溫端提供熱量，裝有海水、自來水等流動(dòng)的水源的散熱器為低溫端散熱降溫。

本發(fā)明的有益效果為：通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了復(fù)合能源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)氣體機(jī)械能和熱能同時(shí)收集，具有體積小、成本低、發(fā)電效率高等特點(diǎn)，適于推廣應(yīng)用。

本文雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。