專利名稱：利用靜電場發電的方法及發電裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于電力發電的方法及發電裝置。
目前，人們廣泛使用的電源主要有兩種一種是發電機，一種是蓄電池。發電機是利用電磁感應原理，使導體在磁場中運動切割磁力線，在導體兩端產生感應電勢，從而在閉合回路中輸出電能。但是，若想得到連續的電能輸出，必須讓導體或線圈在磁場中不停地運動，這就要求必須有動力系統推動發電機連續運轉。目前較普遍的是水力發電和火力發電。這樣的發電系統往往都有龐大、復雜的機械系統、設備投資大、管理困難，而且噪音大能耗高，對環境也有污染。因動力系統有高溫高壓，一旦出現事故，易造成人員傷亡。蓄電池是通過氧化——還原電化學反應，將電池內活性物質的化學能直接轉變為電能的一種獨立直流電源。它由正極、負極、電解質、隔膜和容器五個主要部分組成。正極活性物質通常是各種金屬氧化物、鹵素及鹵化物、氧或含氧酸鹽等；負極活性物質則是電位較低的金屬或氫；電解質溶液采用酸、堿和鹽的水溶液。電池工作時，負極活性物質發生電化學氧化反應，釋放出電子，在兩電極間電位差的作用下，電子由負極經外電路傳遞到正極，正極活性物質則接受電子發生電化學還原反應，同時電解質溶液中的離子通過擴散和電遷移在電池內部傳遞電流，從而形成一個閉合回路，隔膜的作用是將正、負極分隔開，防止發生短路現象。蓄電池的電極反應有可逆性，放電時消耗的活性物質在充電時得以恢復。放電時是化學能轉變為電能，充電時是電能轉變為化學能，因此它是一種化學能——電能相互轉換的儲能裝置。目前的蓄電池體積大、重量大、電壓低，在貯存期間會自放電，消耗電池容量，電解質有較強的腐蝕性，易造成腐蝕和污染。
本發明的目的是提出一種新的發電方法，這種發電方法是利用靜電場特別是勻強電場對電場中U型電極上的自由電荷的作用力推動電荷由低電勢向高電勢運動來產生電能的。這種發電方法發電效率高，沒有機械系統，無需龐大的動力系統。
本發明的另一個目的是提供一種具有發電效率高、結構簡單、產品成本低、沒有機械系統、無需龐大的動力系統、運行安全可靠、無噪音無污染的發電裝置，來作為一種新型電源。
為實現本發明的第一個目的，本發明發電方法的技術解決方案是將由尺寸相同、平行正對的輸出正極和輸出負極以及連接導體共同組成U型結構的U型電極置于尺寸相同、平行正對的輸入正極和輸入負極之間。與輸入正極平行正對的是輸出負極，與輸入負極平行正對的是輸出正極。各電極均為板狀。輸出電極的寬度與輸入電極相同，長度短于輸入電極，使U型電極能有效地處于勻強電場之中。連接導體的作用是將輸出正極和輸出負極連接導通，傳輸電流。在輸入正極與輸出負極之間、輸出負極與輸出正極之間、輸出正極與輸入負極之間均有材料相同、相互獨立的電解質。電解質為工作負極，輸入負極和輸出負極與電解質是相互導通的，輸入、輸出負極權起到將電解質負極引出的作用。輸入正極和輸出正極采用電容器用高純度閥金屬制作，其電極表面可先經腐蝕后，再生成氧化膜；也可用其金屬粉壓制成型經高溫真空燒結制成，然后在其表面上生成氧化膜。氧化膜為工作介質，起到正極與電解質負極相互絕緣的作用。電解質采用電解電容器用工作電解質，它可以是液體，也可以是糊狀、凝膠或者固體，輸入負極和輸出負極采用電容器用高純度與正電極相同的材料制作，也可采用電容器用銀材料制作。連接導體可采用與負極完全相同的材料制作。當外部直流電源加到輸入正、負極上后，在輸入正極和輸入負極之間形成一個勻強電場，處于電場中的U型電極上的自由電荷在電場力的作用下，由輸出正極經連接導體運動到輸出負極上，從而在U型電極的兩端即輸出正極和輸出負極之間形成一個電勢差。在電勢差的作用下，達到對外電路閉合回路做功的目的。由于輸入電極之間電容的存在，故切斷外電源后，在兩個輸入電極上仍有電荷存在，所以電場也仍然存在。電場存在，輸出正、負極間的電勢差也就存在，對外做功也就不會停止。
為實現本發明的第二個目的，本發明提出的發電裝置的技術解決方案是將由尺寸相同、平行正對的輸出正極和輸出負極以及連接導體共同組成U型結構的U型電極置于尺寸相同平行正對的輸入正極和輸入負極之間。與輸入正極平行正對的是輸出負極；與輸入負極平行正對的是輸出正極。各電極均為板狀。輸出電極的寬度與輸入電極相同，長度短于輸入電極，使U型電極能有效地處于勻強電場之中。連接導體的作用是將輸出正極和輸出負極連接導通，傳輸電流。在輸入正極與輸出負極之間、輸出負極與輸出正極之間、輸出正極與輸入負極之間均有材料相同、相互獨立的電解質。電解質為工作負極，輸入負極和輸出負極與電解質是相互導通的，輸入、輸出負極僅起到將電解質負極引出的作用。輸入正極和輸出正極采用電容器用高純度閥金屬材料制作，既可將其電極表面先經腐蝕后，再生成氧化膜；也可以直接用其金屬粉壓制成型經高溫真空燒結制成，然后在其表面上生成氧化膜。氧化膜為工作介質，起到正電極與電解質負極相互絕緣的作用。電解質采用電容器用工作電解質，它可以是液體，也可以是糊狀、凝膠或固體。輸入負極和輸出負極可以采用電容器用高純度與正電極相同的材料制作，也可采用電容器用銀材料制作。連接導體可采用與負極完全相同的材料，兩個輸入電極和U型電極及電解質均裝在殼體內，殼體起到絕緣密封保護作用。在輸入正極、輸出負極、輸出正極和輸入負極的一端均有一個引出頭伸出殼體外，起到與外電路相互連接作用。
本發明所述利用靜電場發電的方法及發電裝置是利用U型電極在電場力的作用下產生電勢差來產生電能輸出的，克服了現有技術中動力設備及發電設備龐大、機械系統復雜、能耗高、污染環境等不足和蓄電池內化學物質具有腐蝕性，易造成環境污染等不足，相比于現有技術具有一次充電長久使用、發電效率高、結構簡單成本低、無機械系統、運行安全可靠無污染等優點。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述
附
圖1是利用靜電場發電的發電裝置結構示意圖。
本發明所述的利用靜電場發電的發電裝置是由輸入正極(1)、輸入負極(8)、輸出正極(6)、輸出負極(3)、連接導體(12)、電解質(10)、(13)、(14)、電極引出頭(2)、(4)、(5)、(7)和外殼(9)組成。輸出正極(6)和輸出負極(3)尺寸相同、平行正對，與連接導體(12)共同組成U型結構，并放置在尺寸相同、平行正對的輸入正極(1)和輸入負極(8)之間。與輸入正極(1)平行正對的是輸出負極(3)；與輸入負極(8)平行正對的是輸出正極(6)。電極(1)、(3)、(6)、(8)均為板狀，輸出電極(3)、(6)的寬度相同于輸入電極(1)、(8)，長度短于輸入電極(1)、(8)，使U型電極能有效地處于勻強電場之中。連接導體(12)的作用是將輸出正極(6)和輸出負極(3)連接導通，傳輸電流，在輸入正極(1)與輸出負極(3)之間、輸出負極(3)與輸出正極(6)之間、輸出正極(6)與輸入負極(8)之間分別有材料相同的電解質(14)、(13)、(10)。電解質(14)、(13)、(10)為工作負極，輸出負極(3)與電解質(14)和(13)以及輸入負極(8)與電解質(10)均是相互導通的，起到將電解質負極(14)、(13)和(10)引出的作用。正電極(1)、(6)表面上的氧化膜(15)、(11)為工作介質，起到正電極(1)與電解質負極(14)、正電極(6)與電解質負極(10)相互絕緣的作用。電極(1)、(3)、(6)、(8)包括連接導體(12)和電解質(10)、(14)、(13)均密封在外殼(9)內，電極(1)、(3)、(6)、(8)的一端各有一引出頭(2)、(4)、(5)、(7)伸出在外殼(9)外。
輸入正極(1)和輸出正極(6)采用電容器用高純度閥金屬制作，其表面經腐蝕后，再生成氧化膜(15)、(11)，也可用其金屬粉壓制成型后，經高溫真空燒結成多孔的結構，再生成氧化膜(15)、(11)。腐蝕與燒結成多孔的目的都是為了擴大電極的有效面積，獲得大的容量，充電后能儲存更多的電荷，建立強大的電場。如正極(1)、(6)采用金屬板腐蝕型，電解質(14)、(13)、(10)可采用硼酸銨乙二醇系統、或鄰苯二甲酸——三乙胺——DMF系統或硼酸——三丁胺——DMF系統等，并用電解紙吸附電解質與電極相接觸；如正電極(1)、(6)采用金屬粉燒結型，則電解質(14)、(13)、(10)可使用硼酸二氫銨——乙二醇——水體系等電解質直接浸漬，也可采用被覆固態二氧化錳電解質或有機半導體固體電解質等等。輸入負極(8)和輸出負極(3)不用特殊處理，正極(1)、(6)采用腐蝕型結構，輸入負極(8)和輸出負極(3)可直接采用與正極(1)、(6)相同的材料；正極(1)、(6)采用燒結型結構，則可采用電容器用銀材料制作負極(3)、(8)。連接導體(12)可以采用與負極(3)、(8)完全相同的材料，外殼(9)使內部結構與外界相互絕源并密封保護內部結構能長期穩定工作。
為了獲得最佳效果，電極(1)、(3)、(6)、(8)最好采用雙電層電容器的結構材料制作，由集電極和極化電極共同組成正電極(1)、(6)，集電極采用金、鎳、致密石墨等；極化電極采用活性炭加石墨粉，電解質(14)、(13)、(10)采用固體電解質碘化銀銣，鎢酸碘銀等銀鹽材料。負極(3)、(8)由可逆電極和第二集電極共同組成，所采用的材料與固體電解質(14)、(13)、(10)的金屬離子同屬一種材料，在此為電容器用銀粉與銀電極。這樣在輸入正極(1)和輸入負極(8)間可以獲得高達幾十法拉的特大容量，建立足夠強的電場，使輸出電極(3)、(6)間輸出更大的能量來滿足各種電源的要求。
當外部直流電源加到輸入正極(1)和輸入負極(8)上充電后，在輸入正極(1)和輸入負極(8)上儲存了大量電荷，并建立一個勻強電場。由于輸出正極(6)和輸出負極(3)以及連接導體(12)均處在勻強電場中，所以在電場力的作用下，輸出正極(6)上的自由電荷由輸出正極(6)經連接導體(12)運動到輸出負極(3)上，從而在輸出正、負極(6)和(3)間形成一個電勢差，當與外電路構成閉合回路后，在電勢差的作用下便會有電流由輸出正極(6)經外電路流到輸出負極(3)上，又從輸出負極(3)經連接導體(12)流到輸出正極(6)上，形成回路。電勢差是因電場力的作用而存在，故電場不消失，做功也就不會停止。
權利要求
1.一種利用靜電場發電的方法，其特征在于將尺寸相同、平行正對的輸出正極(6)和輸出負極(3)以及連接導體(12)共同組成U型結構的U型電極置于尺寸相同、平行正對的輸入正極(1)和輸入負極(8)之間，與輸入正極(1)平行正對的是輸出負極(3)，與輸入負極(8)平行正對的是輸出正極(6)，電極(1)、(3)、(6)、(8)均為板狀，輸出電極(3)、(6)的寬度相同于輸入電極(1)、(8)，長度短于輸入電極(1)、(8)，使U型電極能有效地處于勻強電場之中，連接導體(12)的作用是將輸出電極(3)和(6)連接導通，傳輸電流，在輸入正極(1)與輸出負極(3)之間，輸出負極(3)與輸出正極(6)之間、輸出正極(6)與輸入負極(8)之間分別有材料相同的電解質(14)、(13)、(10)，電解質(14)、(13)、(10)為工作負極，輸入負極(8)與電解質(10)和輸出負極(3)與電解質(14)、(13)均是相互導通的，輸入負極(8)和輸出負極(3)僅起到將電解質負極(10)和(14)、(13)引出的作用，輸入正極(1)和輸出正極(6)采用電容器用高純度閥金屬材料制作，在其表面上生成氧化膜(15)、(11)，氧化膜(15)、(11)為工作介質，起到正極(1)、(6)分別與電解質(14)、(13)和(10)相互絕緣的作用，電解質(14)、(13)、(10)采用電解電容器用工作電解質，輸入負極(8)和輸出負極(3)可以采用電容器用高純度與正電極(1)、(6)相同的材料，也可采用電容器用銀材料制作，連接導體(12)可采用與負極(3)和(8)相同的材料制作，當把直流電源加到輸入正極(1)和負極(8)上后，在輸入正極(1)和負極(8)間形成一個勻強電場，處于電場中的U型電極上的自由電荷在電場力的作用下，由輸出正極(6)經連接導體(12)運動到輸出負極(3)上，從而在U型電極的兩端即輸出正極(6)和輸出負極(3)間形成一個電勢差，在電勢差的作用下，達到對外電路閉合回路做功的目的，由于輸入電極(1)、(8)間電容的存在，故切斷電源后，在輸入電極(1)、(8)上仍有電荷存在，所以電場也仍然存在，電場存在，輸出電極(3)、(6)間的電勢差也就存在，對外做功也就不會停止。
2.一種利用權利要求1所述利用靜電場發電方法的發電裝置，包括輸入正極(1)，輸入負極( 8)，U型電極和電解質(14)、(13)、(10)，電極引出頭(2)、(4)、(5)、(7)，外殼(9)，U型電極包括輸出正極(6)、輸出負極(3)和連接導體(12)，其特征在于將由尺寸相同、平行正對的輸出正極(6)和輸出負極(3)以及連接導體(12)共同組成U型結構的U型電極置于尺寸相同、平行正對的輸入正極(1)和輸入負極(8)之間，與輸入正極(1)平行正對的是輸出負極(3)，與輸入負極(8)平行正對的是輸出正極(6)，電極(1)、(3)、(6)、(8)均為板狀，輸出電極(3)、(6)的寬度與輸入電極(1)、(8)相同，長度短于輸入電極(1)、(8)，使U型電極能有效地處于勻強電場中，連接導體(12)的作用是將輸出電極(3)和(6)連接導通，傳輸電流，在輸入正極(1)與輸出負極(3)之間、輸出負極(3)與輸出正極(6)之間、輸出正極(6)與輸入負極(8)之間分別有材料相同的電解質(14)、(13)、(10)，電解質(14)、(13)、(10)為工作負極，輸出負極(3)和輸入負極(8)與電解質(14)、(13)和(10)是相互導通的，負極(3)和(8)權起到將電解質(14)、(13)和(10)引出的作用，輸入正極(1)和輸出正極(6)采用電容器用高純度閥金屬材料制作，其電極表面生成氧化膜(15)、(11)，氧化膜(15)、(11)為工作介質，起到正極(1)、(6)分別與電解質(14)和(10)相互絕緣的作用，電解質(14)、(13)、(10)采用電解電容器用工作電解質，輸入負極(8)和輸出負極(3)可采用電容器用高純度與正極相同的材料，也可采用電容器用銀材料制作，連接導體(12)可以采用與負極(3)、(8)相同的材料，外殼(9)使內部結構與外界相互絕緣并密封保護內部結構能長期穩定工作。
3.如權利要求2所述利用靜電場發電的發電裝置，其特征在于正極板(1)、(6)采用金屬板腐蝕型，電解質采用硼酸銨乙二醇系統或鄰苯二甲酸——三乙胺——DMF系統或硼酸——三丁胺——DMF系統，并用電解電容器用電解紙吸附電解液與電極相接觸。
4.如權利要求2所述利用靜電場發電方法的發電裝置，其特征在于正電極(1)、(6)采用金屬粉燒結型結構，電解質使用硼酸二氫銨——乙二醇——水體系直接浸漬，或直接利用被覆固態二氧化錳電解質。
5.如權利要求2所述，利用靜電場發電方法的發電裝置其特征在于輸入電極(1)、(8)和輸出電極(3)、(6)采用雙層電容器結構。
6.如權利要求2所述利用靜電場發電方法的發電裝置作為一種新型電源。
全文摘要
本發明公開了一種利用靜電場發電方法及其裝置，由輸入正極(1)、輸入負極(8)、輸出正極(6)、輸出負極(3)、連接導體(12)、電解質(14)、(13)、(10)電極引出頭(2)、(4)、(5)、(7)和外殼(9)組成。利用U形電極在電場力的作用下自由電荷運動，使U形電極兩端產生電勢差，達到對外電路閉合回路做功的目的。具有一次充電、長久使用，高效節能無污染、結構簡單、安全可靠等優點，可廣泛用作工業、民用、軍事、航天等各種電源。
文檔編號H01M10/42GK1136226SQ9511987
公開日1996年11月20日 申請日期1995年12月18日 優先權日1995年12月18日
發明者黃井春 申請人:黃井春