[发明专利]用于能量变换器的混合膜

说明书

技术领域

本发明涉及：用于能量变换器的混合膜，其中混合膜是电活性的聚合物膜；具有多个这种混合膜的能量变换器；能量变换器的应用；用于制造混合膜的方法和用于制造能量变换器的方法。

背景技术

在构建再生能量的过程中，例如海洋能量获得变得越来越重要。目前，在海洋能量获得中主要使用潮汐发电站或波浪发电站。此外，力图通过液压装置将直线运动转化为旋转运动，例如在海蛇号（Pelamis）的海蛇装置（Meeresschlange）中的情况。

海洋能量获得的另一概念是电活性聚合物（EAP）的应用。EAP技术的核心是多层电容器的产生，其允许直接将波浪运动形式的转换器能量转化为电能。在EAP技术中的电容器迄今以干式或湿死堆叠方法来构建。在这两种方法中，电容器分别由电极层构成，电极层通过电介质、例如聚合物来分离。电能从各个电极层中的导出借助导出电极来实现。通过所产生的堆叠的持续压缩和去压可能随着使用寿命而使得电极层至导出电极的接触变差。

这导致降低的效率或降低的功能性。

发明内容

本发明的主题是用于能量变换器的混合膜，其中该混合膜是电活性聚合物膜。

按照本发明提供一种用于能量变换器、优选波浪能量变换器的混合膜，其中混合膜是电活性聚合物膜。混合膜具有载体膜、基础膜、接触膜、和电极涂层。

载体膜这里仅仅与保护功能相关。载体膜负责：基础膜和接触膜在其上没有施加电极涂层的侧上有覆盖物，以便避免在能量变换器中的混合膜被使用之前被污染或者与其他混合膜接触。

基础膜可以以挤压过程来制造。基础膜可以由聚合物、例如硅树脂构造。

接触膜可以是导电的，以便能够传递在电极涂层上产生的电能。

混合膜的电极涂层可以由电极材料例如由银、铝、钛和/或碳（如碳纳米管和/或导电炭黑）构成，并且大面积地施加在混合膜上。由此，在能量变换器中使用多个混合膜的情况下，这些混合膜可以大面积地被其他混合膜接触上。此外，电极涂层可以施加在基础膜的与载体膜的侧相对的侧上。

此外，可以通过在能量变换器中混合膜的构造来更稳健并且同时更灵活地构建在各个混合膜之间的接触。这可以借助接触膜来实现，所述接触膜与电极涂层连接并且在能量变换器中相互连接。由此可以实现导出电极的使用，以便将在能量变换器内的各个电极层相互连接，由此可以减少在能量变换器中各个电极涂层之间的连接部位处的损耗。通过混合膜可以在能量变换器中使用多个混合膜的情况下改善该能量变换器的效率和功能性。

在混合膜的一种优选的扩展方案中，接触膜处于基础膜上，部分地印入基础膜中和/或经由涂层连接。通过这种方式，可以以简单的方式根据现有生产手段建立在接触膜和基础膜之间的连接。尤其是，根据接触膜的厚度选择将接触膜布置在基础膜上，其中接触膜的厚度小于或等于基础膜。此外，膜的布置可以与现有生产场所和/或现有原材料相匹配。

在混合膜的情况下，接触膜优选由聚合物膜、优选硅树脂构造，其中所述聚合物膜带有如下颗粒，所述颗粒选自包含铜、铝、钛的金属组或选自所述金属的合金和/或选自碳，如碳纳米管和/或导电炭黑。通过这种方式可以减小混合膜的重量，因为不必使用由金属制成的膜了。由于用于带有颗粒的聚合物膜的较小的材料成本，此外也可以降低生产成本。此外，也可以代替聚合物膜使用由金属、例如由铜或铝制成的膜。

尤其是，混合膜可以通过冲制或裁剪而以任意形状来成形。由此可以视能量变换器的类型和形状而定地将混合膜放缩和/或适配到各种堆叠大小上。

在混合膜的一种有利的扩展方案中，接触膜布置在基础膜的第一纵向侧上和/或第二纵向侧上。优选在两侧布置的接触膜的情况下，接触膜布置在基础膜的同一侧上。通过使用第二接触膜，可以通过第二接触膜的布置减少在传导性差的金属硅树脂层处的表面电阻损失。由此可以改善带有多个混合膜的能量变换器的效率并且由此改善其灵活性。

本发明还涉及带有电活性聚合物膜的能量变换器、优选波浪能量变换器，其中能量变换器具有如上所描述的多个混合膜。

通过在能量变换器中使用多个混合膜可以实现如下发电机，该发电机将重叠堆叠并且任意大小的电极面相互连接并且可以相应地将通过波浪起伏产生的机械弯曲转化为电能。

在该能量变换器中，混合膜优选重叠堆叠并且接触膜通过接合连接。