[发明专利]大气电力收集装置和方法

说明书

一种用于从大气中收集电力的装置包括：收集元件，其适于从大气中汲取电力；导电元件，其电连接到收集元件，该导电元件用于将由收集元件收集的电力传输到输出端；以及支撑构件，其能够将收集元件保持在升高的位置，其中导电元件包括至少部分沿其长度延伸的复合结构，该复合结构包括包含石墨烯的第一层。

技术领域

本发明涉及装置，特别是用于从大气中收集电力的电力收集装置。

背景技术

目前，大量资源花费在开发能源生产和采集方法，以提高效率。特别令人感兴趣的是对发电的研究。现有技术通常可分为两类：不可再生资源(诸如发电厂中的煤燃烧)以及可再生能源(诸如使用风力涡轮机转换风能或使用太阳能电池)。一个共同特征在于，前述方法均通过从其他能源(例如化学能、动能或热能)转换而产生电力。因此，这些方法在效率上固有地受到转换能量形式时出现的能量损失的限制。

可再生能源也往往具有附加缺点，因为它们很少产生连续能量。例如，太阳能板通过太阳能或光能产生电能，但在云层下或夜间无法有效运行。同样，风力涡轮机依赖于速度在最小极限和最大极限之间的风，后者是为了避免损坏涡轮机。水电大坝(通常提供更为连续的电力生产)的电力生产仍然可受限于上游降雨的缺乏。因此，提供更加持续和/或当条件意味着现有方法可无法提供电力供应时能够提供电力供应的来源是有利的。

存在的潜在能源为地球大气内的大气电力。这种大气电力可来自几种来源，包括：1)进入地球大气并使空气分子电离的宇宙射线；2)太阳风(或来自太阳的带电粒子)也可进入地球的高层大气并引起空气分子电离；3)形成离子的放射性元素的自然衰变；4)由于空气分子通过地球磁场的移动而发生的电磁生成；5)通过上升和下降的冰和冰雹晶体的碰撞产生的静电，以及6)由于水分子(例如在云中)倾向于将自身排列成较重的负载电子端部朝下而造成的势能积累。

已做出一些努力以收集这种电力，但在进入大气的这些部分以及将电流传输回地表或地面方面出现困难，特别是考虑到所涉及的长距离。需要改进技术，以及特别是布线和能量传递方法。

发明内容

本发明的一个方面提供用于从大气中收集电力的装置，该装置包括适于从大气中汲取电力的收集元件、电连接到收集元件用于将由收集元件收集的电力传输到输出端的导电元件，以及能够将收集元件保持在升高的位置的支撑构件。导电元件包括至少部分沿其长度延伸的复合结构，该复合结构包括包含石墨烯的第一层。

因此，实施方案提供用于从大气中收集或汲取静电(更具体地，电流)的电力收集或采集装置。该装置包括适于从大气中汲取或收集以闪电或静电形式的电力的收集元件，以及电连接或附接到收集元件用于将由收集元件收集的电力(即电流)传递/传输到输出端(例如用于存储装置或传递到外电路或系统)的导电构件或元件。因此，导电构件可在收集元件和输出端(例如，位于地面上)之间延伸，并且用作电缆或导线管，以将由收集装置收集的电力传输到输出端。该装置还包括能够将收集元件保持在高处或处于升高的位置的支撑元件，使得在使用时支撑元件将收集元件保持在大气中并且允许通过该收集元件进行收集。导电构件包括至少部分沿其长度延伸的复合结构，该复合结构包括包含石墨烯的第一层。复合物还可包括第二层，诸如可在其上提供石墨烯层的基底。

因此，实施方案提供可再生且用于通过静电收集(例如以云或闪电内的静电形式)从地球大气中采集电力的基本连续的手段。特别地，由于使用石墨烯，实施方案提供具有导电构件的装置，该装置能够有效且高效地在位于大气中的电力收集元件和为电流/电力选择的任何输出端之间使用所需的显著距离上传递电流。此外，凭借包括石墨烯的复合结构(其可形成异常坚固且轻质的层)，实施方案提供元件，该元件可延伸长距离并且抵抗例如通过剪切力(例如风、支撑件的移动)或冲击(例如来自碎片)的损坏，并且该元件可有助于在整个元件的长度上支撑其自身重量。