[发明专利]一种发电公路及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种发电公路及其制备方法和应用，所述发电公路的结构是在沥青底部铺设一层金属电极，金属另一端接地，组成发电回路；利用沥青与橡胶在接触分离过程中产生电荷转移，在相应电极中诱导产生出相反的电荷，实现电能的输出。本发明中利用摩擦纳米发电机的基本原理，实现了在汽车等移动物体在经过路面时自发产生电能，不仅能够拓宽能源利用的途径，同时也可以为公路安全、监测、照明等提供新的方式。该发明具有制备方法简单、成本低廉、改进空间大的特点。

技术领域

本发明属于新材料技术以及新能源技术领域，具体涉及一种发电公路及其制备方法和应用。

背景技术

能源短缺已成为目前限制社会发展的重要因素之一。目前常见的能源利用方式主要以传统的化石能源为主，同时结合利用太阳能、风能、热能等新能源来改善能源结构，不断优化能源利用途径。而汽车消耗了大量的能源，如果能够在汽车运行过程中实现持续的电能输出，则能够在很大程度上缓解能源的消耗。随着科技的不断发展，我国高速公路发展的越来越好。截至2019年，中国公路总里程已达484.65万公里、高速公路达14.26万公里，居世界第一。由此可见，如果实现公路的自发电，将极大改善目前能源结构的占比。国内目前已经初步开展了发电公路的尝试，其主要是利用太阳能电池板作为路面，然而在实际运行过程中，由于汽车等外界压力，对发电公路的破坏严重，无法正常地持续运行。

纳米摩擦发电机是一种新型的能源转换器件，可以将机械能转换为电能，在供电、探测等领域具有很好的应用前景。基于该类器件模型，其应用范围也逐渐从最初的可携带电子设备、低频震动能量的捕获拓展到生活的方方面面。若能将纳米摩擦发电机的工作原理与公路相结合，实现公路的发电，则能够为发电公路的发展提供新的思路。因此，开发一种发电公路的制备方法及其应用具有重要的理论意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种发电公路及其制备方法和应用，可以获得成本低、稳定性好、电能输出高的发电公路，提供一种汽车行驶过程中消耗能量的再利用的方式。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种发电公路的制备方法，包括以下步骤：

(1)、在绝缘基底上构建具有图案化的金属电极；

(2)、在所述金属电极表面铺设沥青层，制得发电公路电极；

(3)、以所述发电公路电极底部的金属电极作为发电装置的一个电极，另一端电极接地，制得所述发电公路。

进一步的，所述步骤(1)中所用的金属电极为铜、银、铝或金电极中的一种或多种。

进一步的，所述步骤(2)中所用的沥青的种类包括石油沥青、天然沥青或煤沥青中的一种或多种。

进一步的，所述步骤(2)中金属电极铺设在沥青层的下层，所述沥青层的厚度为1~10mm。

进一步的，所述步骤(3)中所用的发电模式为单电极模式。

进一步的，所述发电公路的制备方法还包括连接整流电路。

本发明还提供了利用所述的制备方法制得的发电公路电极或发电公路。

本发明还提供了所述的发电公路电极在制备公路中的应用。

本发明还提供了所述的发电公路电极在制备发电系统、公路系统的电源组件中的应用。

进一步的，所述发电公路电极的开路电压为50~200V、短路电流为2~10μA、输出功率为1~2W/m²。

与现有技术相比，本发明的优点和技术效果是：

1、本发明充分利用沥青与橡胶轮胎之间的摩擦生电原理，实现了路面的发电。该发明并不会影响公路的正常运行，不改变传统公路的结构以及成分，可以有效地调节单位面积上的发电量，实现公路的功能化。