本發(fā)明涉及新能源，特別是指一種全新供電裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求量與日俱增，與之相對的，諸如煤炭、石油等化石能源變得逐漸短缺。自法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象以來，電磁發(fā)電技術(shù)逐漸發(fā)展成為主要的發(fā)電手段。傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)帶來的環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注，各種新型發(fā)電技術(shù)和新能源的利用開發(fā)也在蓬勃發(fā)展。

2、開發(fā)利用新能源能夠有效解決人們面臨的能源短缺問題，與此同時(shí)，新能源和可再生能源的使用能夠大大減少污染物的排放，從而緩解使用化石能源所帶來的環(huán)境問題。新能源的開發(fā)主要是針對太陽能，風(fēng)能，生物質(zhì)能，氫能和核能等，但是新能源的發(fā)展還存在很多技術(shù)問題，尤其是發(fā)電設(shè)備需要根據(jù)能源特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。傳統(tǒng)的電磁發(fā)電技術(shù)已經(jīng)難以滿足新能源的發(fā)展需求，更多新型發(fā)電技術(shù)和發(fā)電裝置的開發(fā)將有利于攻克現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)的瓶頸。

3、近年來，基于麥克斯韋位移電流的新型發(fā)電技術(shù)引起了人們的關(guān)注。將兩種電、磁場的規(guī)律合并在一起，就得到麥克斯韋位移電場的基本規(guī)律，可以總結(jié)為麥克斯韋方程組，表示如下：

4、∮sd·ds＝∑iqi

5、∮sb·ds＝0

6、

7、上述四個方程式稱為麥克斯韋方程組的積分形式。

8、將麥克斯韋方程組的積分形式用高等數(shù)學(xué)中的方法可變換為微分形式，微分形式的方程組如下：

9、

10、上面四個方程可逐一說明如下：在麥克斯韋位移電場中任一點(diǎn)處

11、(1)電位移的散度等于該點(diǎn)處自由電荷的體密度ρ；

12、(2)電場強(qiáng)度的旋度等于該點(diǎn)處磁感強(qiáng)度變化率的負(fù)值；

13、(3)磁場強(qiáng)度的旋度等于該點(diǎn)處傳導(dǎo)電流密度jc與位移電流密度的矢量和；

14、(4)磁感強(qiáng)度的散度處處等于零。

15、在麥克斯韋方程組中，電場和磁場已經(jīng)成為一個不可分割的整體，該方程組系統(tǒng)而完整地概括了麥克斯韋位移電場的基本規(guī)律。麥克斯韋位移方程組指出在變化的磁場或電場中會有位移電流的產(chǎn)生。由于物體表面分子在碰撞過程中能量勢壘降低，電子更容易發(fā)生躍遷，從而產(chǎn)生麥克斯韋位移電場的變化。從而對麥克斯韋方程組進(jìn)行了修正：

16、

17、式中第二項(xiàng)ps就是由外力做功引發(fā)的極化向量。即只要物體相互接觸，只要有力做功，無論是碰撞、摩擦或者其他接觸形式，就會產(chǎn)生電場，而隨著接觸的兩物體的相對位置發(fā)生變化，產(chǎn)生的電場也會發(fā)生變化，外力做功和運(yùn)動狀態(tài)的變化都會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場可以產(chǎn)生麥克斯韋位移電流。以兩物質(zhì)相互接觸為例，可以計(jì)算出修正后的位移電流公式：

18、

19、這個式子表示了位移電流的大小與接觸分離的速度(dh/dt)成正比，式中a與介電層表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，σt為表面電荷密度，ε1和ε2為介電常數(shù)，d1和d2為介電層厚度。

20、參考文獻(xiàn)：

21、[1]z.l.wang.on?the?first?principle?theory?of?nanogenerators?frommaxwell's?equations,nano?energy,2019:104272.

22、[2]z.l.wang.on?the?expanded?maxwell's?equations?for?moving?chargedmedia?system-general?theory,mathematical?solutions?and?applications?in?teng,mater.today,2022,52:348-363.

23、[3]z.l.wang.on?maxwell's?displacement?current?for?energy?and?sensors:the?origin?of?nanogenerators,mater.today,2017,20(2):74-82.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是一個開創(chuàng)性的新發(fā)現(xiàn)，摩擦一次后會產(chǎn)生電場，摩擦后靜止不動，產(chǎn)生的是靜電場；但不斷地摩擦，此時(shí)就會產(chǎn)生變化的電場，這就是麥克斯韋位移電場。根據(jù)麥克斯韋提出的渦旋電場和位移電流的概念，變化的磁場可以在空間激發(fā)變化的渦旋電場，而變化的電場也可以在空間激發(fā)變化的渦旋磁場。因此，不斷地摩擦就會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流。不同于傳導(dǎo)電流(在導(dǎo)線里面流動)，只要在這個變化的電場中放置一個能量收集部件，就可以對電能進(jìn)行收集。這是對現(xiàn)有的日常生活中產(chǎn)生的能量進(jìn)行收集利用的重要方法，對于現(xiàn)有技術(shù)而言是極大的進(jìn)步。

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種全新供電裝置，發(fā)電板受到力的作用會產(chǎn)生電場，不斷的作用會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件對電能進(jìn)行收集。即發(fā)電板將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，通過用電電路處理后滿足不同的用電需求。

3、該裝置包括發(fā)電板，發(fā)電板包括能量收集部件，當(dāng)發(fā)電板受到外力作用(摩擦、拍打，碰撞等)會產(chǎn)生電場，不斷的作用會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件對電能進(jìn)行收集。該裝置還包括摩擦層和用電電路，發(fā)電板受到摩擦層不斷的摩擦或拍打會產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件收集電能并傳導(dǎo)到用電電路，通過用電電路穩(wěn)壓調(diào)制形成穩(wěn)定的電能輸出，從而滿足不同的用電需求。

4、所述一種全新供電裝置包括發(fā)電板，發(fā)電板包括能量收集部件，當(dāng)發(fā)電板受到由摩擦、拍打或碰撞所產(chǎn)生的外力作用會產(chǎn)生電場，不斷的作用會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件對電能進(jìn)行收集。

5、所述一種全新供電裝置包括發(fā)電板和摩擦層，其中發(fā)電板包括能量收集部件，當(dāng)發(fā)電板受到摩擦層不斷的摩擦或拍打會產(chǎn)生變化的電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件收集電能。

6、所述一種全新供電裝置包括發(fā)電板、摩擦層和用電電路，其中發(fā)電板包括能量收集部件，發(fā)電板受到摩擦層不斷的摩擦或拍打會產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件收集電能并傳導(dǎo)到用電電路，通過用電電路穩(wěn)壓調(diào)制形成穩(wěn)定的電能輸出，從而滿足不同的用電需求。

7、所述能量收集部件可以用粘貼、膠裝、刻蝕、焊接、磁控濺射、沉積、電鍍等方式添加到發(fā)電板表面。

8、所述發(fā)電板可以是一種材料，可以是不同種材料的復(fù)合，所述發(fā)電板的材料可以是高分子材料，可以是半導(dǎo)體材料，可以是有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料。

9、所述發(fā)電板可以是柔性，也可以是剛性,可以是一層，可以是多層。

10、所述能量收集部件可以是由導(dǎo)體、半導(dǎo)體、二極管、穩(wěn)壓芯片、pn結(jié)器件、npn型三極管、pnp型三極管、穩(wěn)壓三極管等電子元件中的一種或多種構(gòu)成，能量收集器的個數(shù)可以是單個，也可以是多個。

11、所述能量收集部件的連接方式可以是串聯(lián)，可以是并聯(lián)，也可以是串并聯(lián)。

12、所述能量收集部件為二極管時(shí)的輸出最大電壓由二極管反向擊穿電壓、二極管數(shù)目和連接方式?jīng)Q定，可以根據(jù)用電的需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中涉及的pn結(jié)，除了表現(xiàn)出諸如整流，電致發(fā)光和光伏效應(yīng)之類的現(xiàn)象外，在結(jié)處還產(chǎn)生了缺乏電子和空穴的耗盡層。這些特性以各種形式應(yīng)用于包括二極管等各種半導(dǎo)體元件中。

13、所述摩擦層可以是高分子材料、高分子薄膜、毛皮、紡織品，可以是但不限于：聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、偏氯乙烯丙烯腈共聚物、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、聚三氟氯乙烯、聚氯丁二烯、聚酰亞胺、苯胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺、三聚氰胺甲醛、聚碳酸酯、聚乙二醇丁二酸酯、酚醛樹脂、氯丁橡膠、纖維素、天然橡膠、硅膠、纖維素乙酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、人造纖維、聚乙醇縮丁醛、再生纖維海綿、聚氨酯彈性體、苯乙烯丙烯共聚物、苯乙烯丁二烯共聚物、聚乙烯丙二酚碳酸鹽、聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯柔性海綿、聚雙苯酚碳酸酯、聚氯醚、聚對苯二甲酸乙二醇酯、液晶高分子聚合物、派瑞林、紙、毛皮及其織物、蠶絲及其織物。

14、所述用電電路包括電路管理模塊，由開關(guān)、整流部件、穩(wěn)壓器、電容、電感通過串并聯(lián)組成，以匹配不同的用電需求。具體包括變壓模塊、整流模塊、儲能模塊、穩(wěn)壓模塊，所述變壓模塊可以降低能量收集器的輸出電壓并提高輸出電流，所述整流模塊可以將所述變壓模塊輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，所述儲能模塊可以進(jìn)行電能存儲，所述穩(wěn)壓模塊可以穩(wěn)定工作電路的輸出電壓，進(jìn)而通過所述用電電路可以將能量收集部件收集到的電能調(diào)整到符合不同的用電器工作或并網(wǎng)所需的供電要求。

15、所述全新供電裝置可以幾個串聯(lián)或并聯(lián)排布，形成一個大系統(tǒng)，該裝置可用于為小型用電設(shè)備、傳感系統(tǒng)、電網(wǎng)系統(tǒng)等供電，有利于物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。

16、所述全新供電裝置輸出與發(fā)電板的發(fā)電能力、能量收集部件的收集能力、環(huán)境濕度、環(huán)境溫度、發(fā)電板受到力的大小及有效受力的面積、力施加的頻率等因素有關(guān)。

17、本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

18、該裝置結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)電板受到外力作用會產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生麥克斯韋位移電流，通過置于變化電場中的能量收集部件收集電能并傳導(dǎo)到用電電路，通過用電電路穩(wěn)壓調(diào)制形成穩(wěn)定的電能輸出，主要用于為小型用電設(shè)備、傳感設(shè)備、或電網(wǎng)系統(tǒng)供電，有利于物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，滿足人們的能源需求，減少化石燃料燃燒帶來的污染，減少空氣污染和工業(yè)廢氣對人體的傷害，具有廣闊的應(yīng)用前景。這是一種全新的供電裝置，是一種全新原創(chuàng)的技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)技術(shù)帶來的局限，將為我們的生活與科技打開新世界的大門。