用以收集以及存儲(chǔ)大氣靜態(tài)電能的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型披露一種用以收集以及存儲(chǔ)大氣靜態(tài)電能的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括：一主控制臺(tái)、一具有一機(jī)身可漂浮于空中的能量存儲(chǔ)元件、一收集單元以及一存儲(chǔ)模塊。主控制臺(tái)可無線通訊能量存儲(chǔ)元件，以控制能量存儲(chǔ)元件的移動(dòng)。收集單元建置于機(jī)身的外表面以收集存于大氣中的靜態(tài)電能。存儲(chǔ)模塊建置于機(jī)身中，包括至少一磁電容元件。磁電容元件具有一第一磁性區(qū)、一第二磁性區(qū)以及配置于第一磁性區(qū)及第二磁性區(qū)之間的一介電區(qū)。介電區(qū)具有存儲(chǔ)電能的作用，且具有至少10埃的厚度，以避免電能的泄漏。其中收集單元收集的靜態(tài)電能被傳送至磁電容元件進(jìn)行存儲(chǔ)。
【專利說明】用以收集以及存儲(chǔ)大氣靜態(tài)電能的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，且特別是涉及一種大氣靜態(tài)電能(staticElectrical Energy)的存儲(chǔ)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多年以來，人類一直設(shè)法找尋一種高效率、不昂貴，且更不會(huì)污染環(huán)境而可達(dá)到友善環(huán)境目的的能量來源，并應(yīng)用于日常生活中。
[0003]在地球上，有大量的電能存于大氣中以及閃電現(xiàn)象中。一次閃電可釋放約101°等級(jí)的焦耳能量，一種收集閃電所釋放出能量的技術(shù)已被提出。其中此能量約有IO12瓦特。然而，閃電所釋放出的能量?jī)H占大氣靜態(tài)電能中的一小部分，有大量持續(xù)的靜態(tài)電能日以繼夜的于地球表面流動(dòng)，因此如何收集以及存儲(chǔ)這些靜態(tài)電能即成為工程師追求的目標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的一方面提供一種能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，用以收集以及存儲(chǔ)大氣中的靜態(tài)電能。在一實(shí)施例中，此收集以及存儲(chǔ)大氣中靜態(tài)電能的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括:一主控制臺(tái)、一具有一機(jī)身且漂浮于空中的能量存儲(chǔ)元件、一收集單元以及一存儲(chǔ)模塊。主控制臺(tái)可與能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行無線通訊，以控制能量存儲(chǔ)元件于空中的移動(dòng)。收集單元建置于機(jī)身的外表面，用以收集存于大氣中的靜態(tài)電能。存儲(chǔ)模塊建置于機(jī)身中，存儲(chǔ)模塊包括至少一磁電容元件。磁電容元件進(jìn)一步具有一第一磁性區(qū)、一第二磁性區(qū)以及配置于第一磁性區(qū)及第二磁性區(qū)之間的一介電區(qū)。介電區(qū)具有存儲(chǔ)電能的作用，且具有至少10埃的厚度，以避免電能的泄漏。其中收集單元所收集的靜態(tài)電能會(huì)被傳送至磁電容元件以進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0005]在一實(shí)施例中，介電區(qū)的厚度為至少10埃，至少100埃或100埃。
[0006]在一實(shí)施例中,此機(jī)身的兩端其中之一具有一尖端。
[0007]在一實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)元件的漂浮海拔高度約為1000米至8000米。
[0008]在一實(shí)施例中，一導(dǎo)線耦接此收集單元以將此收集單元所收集的靜電傳送至磁電容元件。
[0009]在一實(shí)施例中，一切換元件設(shè)置于此導(dǎo)線以及此磁電容元件間。
[0010]在一實(shí)施例中，一控制元件被建置于機(jī)身中，以控制能量存儲(chǔ)元件于空中的移動(dòng)。此控制元件具有一無線通訊系統(tǒng)可與主控制臺(tái)無線通訊，此控制元件進(jìn)一步包括一檢測(cè)元件，用以檢測(cè)磁電容元件的充電狀態(tài)，當(dāng)此磁電容元件的充電狀態(tài)為充滿狀態(tài)時(shí)，主控制臺(tái)控制此控制元件發(fā)出一控制信號(hào)給切換元件，以將導(dǎo)線與磁電容元件間的連接切斷。
[0011 ] 在一實(shí)施例中，一抬起元件被建置于機(jī)身中，其中此抬起元件包括一個(gè)或多個(gè)氣球，這些氣球被填充比空氣輕的氣體來產(chǎn)生一抬起力，使得能量存儲(chǔ)元件可漂浮于空氣中。
[0012]在一實(shí)施例中，收集單元進(jìn)一步包括多個(gè)收集棒建置于機(jī)身的外表面，且向大氣的方向凸出。
[0013]在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊進(jìn)一步包括形成于一基板上的多個(gè)磁電容，這些磁電容以并聯(lián)的方式連接在一起。此基板進(jìn)一步包括一第一連接器以及一第二連接器，此靜態(tài)電能經(jīng)由第一連接器對(duì)這些磁電容元件進(jìn)行充電，以及這些磁電容元件經(jīng)由第二連接器將存儲(chǔ)的靜態(tài)電能供應(yīng)給一外部元件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的收集以及存儲(chǔ)靜態(tài)電能的一系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖2為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的具有一機(jī)身且可漂浮于空中的能量存儲(chǔ)元件示意圖。
[0016]圖3為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例用以存儲(chǔ)靜態(tài)電能的磁電容元件示意圖。
[0017]圖4為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例建置于一基板上，并用以存儲(chǔ)靜態(tài)電能的多個(gè)磁電容元件示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]有關(guān)本實(shí)用新型的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考附圖的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。在本實(shí)用新型被詳細(xì)描述以前，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號(hào)來表示。
[0019]圖1為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的收集以及存儲(chǔ)靜態(tài)電能的一系統(tǒng)示意圖。靜態(tài)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)100，包括:一個(gè)或多個(gè)具有一機(jī)身且可漂浮于空中的能量存儲(chǔ)元件(airborne energy harvester, AEH) 101 以及一主控制臺(tái)(control station) 102。在一實(shí)施例中，此主控制臺(tái)102為一行駛工具，例如汽車，在其它的實(shí)施例中，此主控制臺(tái)102可為一船、一火車、一牽引卡車或是一飛機(jī)。而能量存儲(chǔ)元件101可為一可遠(yuǎn)程遙控的漂浮裝置，其中具有一輕量由磁電容元件組成的能量存儲(chǔ)模塊。其中，主控制臺(tái)102可遠(yuǎn)程控制此能量存儲(chǔ)元件101的移動(dòng),例如,包括但不限制控制此能量存儲(chǔ)元件101左右轉(zhuǎn)動(dòng),傾斜或滾動(dòng)。能量存儲(chǔ)元件101將盤旋于發(fā)生閃電機(jī)率高的高空區(qū)域中。
[0020]圖2為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的具有一機(jī)身且可漂浮于空中的能量存儲(chǔ)元件示意圖。能量存儲(chǔ)元件101包括:一個(gè)或多個(gè)收集單元,在一實(shí)施例中，收集單元為收集棒(rod) 1011>一存儲(chǔ)模塊(storage module) 1012、一控制兀件(controller) 1013以及一抬起元件(lift element) 1014。在一實(shí)施例中，此能量存儲(chǔ)元件101可以是一飛船(airship),包括一軟式小型飛船(blimp)、半硬式飛船(sem1-rigid airship)或是一硬式飛船(rigid airship)。其中此能量存儲(chǔ)元件101可具有一航空安定裝置(aerodynamicstabiIiwer)設(shè)置于機(jī)尾。能量存儲(chǔ)元件101進(jìn)一步具有一機(jī)身1016。此機(jī)身1016的兩側(cè)邊1017和1018其中的一個(gè)或兩個(gè)具有一尖端形狀，在本實(shí)施例中，此機(jī)身的兩側(cè)邊1017和1018均形成尖端形狀。此尖端形狀將會(huì)造成大氣的靜電放電現(xiàn)象，并由此放電將靜態(tài)電能存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊1012中。
[0021]收集棒1011建置于能量存儲(chǔ)兀件101的機(jī)身1016外表面,且朝向大氣的方向凸出。存儲(chǔ)模塊1012、控制元件1013以及抬起元件1014建置于能量存儲(chǔ)元件101的機(jī)身1016中。收集棒1011用以收集存于大氣中的靜態(tài)電能。導(dǎo)線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集的靜電傳送至存儲(chǔ)模塊1012。在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)一步包括一能量轉(zhuǎn)換裝置，用以將收集棒1011所收集的靜電進(jìn)行轉(zhuǎn)換成為適合對(duì)存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)行充電的電壓。例如，將收集棒1011所收集的靜電進(jìn)行降壓來對(duì)存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)行充電。
[0022]控制元件1013具有一監(jiān)測(cè)以及控制系統(tǒng)，以讓一使用者可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)以及控制能量存儲(chǔ)元件101。例如,一使用者可遠(yuǎn)程控制控制元件1013,來遙控能量存儲(chǔ)元件101左右轉(zhuǎn)動(dòng)，或是調(diào)整能量存儲(chǔ)元件101將盤旋的高度，或是中斷能量存儲(chǔ)模塊1012的充電程序。在一實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)元件101將盤旋的高度，約為1000米至8000米，以最佳化靜態(tài)電能的收集?？刂圃?013進(jìn)一步具有一通訊系統(tǒng)10131，用以與主控制臺(tái)102無線通訊。控制元件1013進(jìn)一步具有一檢測(cè)元件10132用以檢測(cè)存儲(chǔ)模塊1012的充電狀況。
[0023]在一實(shí)施例中，一信息流可于能量存儲(chǔ)元件101的控制元件1013以及主控制臺(tái)102間進(jìn)行傳送，其中此信息流包括，但不限制于，存儲(chǔ)模塊1012的充電狀況以及能量存儲(chǔ)元件101的盤旋高度。在一實(shí)施例中，一切換元件10151設(shè)置于導(dǎo)線1015以及存儲(chǔ)模塊1012之間，當(dāng)存儲(chǔ)模塊1012的充電狀態(tài)為充滿狀態(tài)時(shí)，主控制臺(tái)102控制此控制元件1013發(fā)出一控制信號(hào)給切換元件10151，以將導(dǎo)線1015與存儲(chǔ)模塊1012間的連接切斷。依此，收集棒1011所收集的靜態(tài)電能即無法再通過導(dǎo)線1015對(duì)存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)行充電。
[0024]抬起元件1014具有比空氣輕的特性，因此可產(chǎn)生一抬起力，使得能量存儲(chǔ)元件101可盤旋于大氣中。在一實(shí)施例中，抬起元件1014包括一個(gè)或多個(gè)氣球，這些氣球被填充比空氣輕的氣體來產(chǎn)生一抬起力，使得能量存儲(chǔ)元件101可漂浮于空氣中，其中填充的氣體例如為氦氣、氫氣或熱空氣，或其它比空氣還輕的氣體。
[0025]在一實(shí)施例中，存儲(chǔ)模塊1012是被封裝在一盒體中，且此盒體具有與周圍環(huán)境隔絕的一外殼，以確保存儲(chǔ)模塊1012不受外界環(huán)境污染。其中存儲(chǔ)模塊1012包括一個(gè)或多個(gè)磁電容元件200，磁電容元件200為一種使用巨磁阻效應(yīng)的能量存儲(chǔ)元件，在相同尺寸下，磁電容元件200所形成的電容值可為標(biāo)準(zhǔn)電容元件的IO6-1O17倍。
[0026]圖3為繪示根據(jù)本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例的用以存儲(chǔ)靜態(tài)電能的磁電容元件示意圖。此磁電容元件200具有一第一磁性區(qū)210、一第二磁性區(qū)220以及配置于第一磁性區(qū)210及第二磁性區(qū)220之間的一介電區(qū)230。介電區(qū)230為一層薄膜，并且系由介電材料所構(gòu)成，介電材料如鈦酸鋇(BaTiO3)或二氧化鈦(TiO2)。介電區(qū)230具有存儲(chǔ)電能的作用，而第一磁性區(qū)210與第二磁性區(qū)220具有磁偶極子，通過安排第一磁性區(qū)210與第二磁性區(qū)220具有不同方向的磁偶極子時(shí)，可防止或降低電荷從介電區(qū)230脫離出來，因此具有防止或降低電能泄漏的作用。其中，介電區(qū)230具有至少10埃(AngstiOm)、至少100?；?00埃的厚度，以避免或降低電能的泄漏。
[0027]在另一實(shí)施例中，多個(gè)磁電容元件200可共同設(shè)置于一基板240上來形成本實(shí)用新型的存儲(chǔ)模塊1012，如圖4所示。這些磁電容元件200以并聯(lián)的方式連接，并耦接至連接器250和連接器253，其中連接器250形成于基板240上用以耦接導(dǎo)線1015，收集棒1011用以收集存于大氣中的靜態(tài)電能。導(dǎo)線1015耦接收集棒1011，用以將此收集棒1011所收集的靜電經(jīng)由導(dǎo)線1015傳送至存儲(chǔ)模塊1012。連接器253也形成于基板240上，這些磁電容元件200經(jīng)由連接器253可將存儲(chǔ)的靜態(tài)電能供應(yīng)給一外部元件。此外，存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)一步包括一能量轉(zhuǎn)換裝置260，用以將收集棒1011所收集的靜電進(jìn)行轉(zhuǎn)換成為適合對(duì)磁電容元件200進(jìn)行充電的電壓。例如，將收集棒1011所收集的靜電進(jìn)行降壓來對(duì)磁電容元件200進(jìn)行充電。
[0028]在操作時(shí)，當(dāng)一天氣預(yù)測(cè)適合收集大氣中的靜態(tài)電能，主控制臺(tái)102以及一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)元件101會(huì)被移至一特定區(qū)域，然后一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)元件101被施放至空中，并于一定的高度盤旋，并通過設(shè)置于能量存儲(chǔ)元件101機(jī)身1016外側(cè)的收集棒1011收集大氣中的靜電，來對(duì)設(shè)置于能量存儲(chǔ)元件101機(jī)身1016內(nèi)的存儲(chǔ)模塊1012進(jìn)行充電。
[0029]雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施方式披露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，用以收集以及存儲(chǔ)大氣中的靜態(tài)電能，至少包括: 一主控制臺(tái); 一具有一機(jī)身的能量存儲(chǔ)元件，其中所述能量存儲(chǔ)元件可漂浮于空中，所述主控制臺(tái)可與所述能量存儲(chǔ)元件進(jìn)行無線通訊，以控制所述能量存儲(chǔ)元件于空中的移動(dòng)； 一收集單元，其中所述收集單元建置于所述機(jī)身的外表面，用以收集存于大氣中的靜態(tài)電能；以及 一存儲(chǔ)模塊，其中所述存儲(chǔ)模塊建置于所述機(jī)身中，所述存儲(chǔ)模塊包括至少一磁電容元件，其中每一所述至少一磁電容元件包括: 一第一磁性區(qū)； 一第二磁性區(qū)；以及 一介電區(qū)，配置于所述第一磁性區(qū)以及所述第二磁性區(qū)之間，其中所述介電區(qū)具有存儲(chǔ)電能的作用，且具有至少10埃的厚度； 其中所述收集單元所收集的所述靜態(tài)電能會(huì)被傳送至所述至少一磁電容元件以進(jìn)行存儲(chǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述介電區(qū)的厚度為至少100埃。
3.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)身的至少一側(cè)邊具有一尖端。
4.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，一導(dǎo)線耦接所述收集單元以將所述收集單元所收集的所述靜態(tài)電能傳送至所述至少一磁電容元件。
5.如權(quán)利要求4所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括一切換元件設(shè)置于所述導(dǎo)線以及所述至少一磁電容元件間。
6.如權(quán)利要求5所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括一控制元件被建置于所述機(jī)身中，以控制所述能量存儲(chǔ)元件于空中的移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制元件進(jìn)一步包括一無線通訊系統(tǒng)可與所述主控制臺(tái)無線通訊。
8.如權(quán)利要求6所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制元件進(jìn)一步包括一檢測(cè)元件，用以檢測(cè)所述至少一磁電容元件的充電狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括一抬起元件，建置于所述機(jī)身中，其中所述抬起元件包括一個(gè)或多個(gè)氣球，所述氣球被填充比空氣輕的氣體來產(chǎn)生一抬起力，使得所述能量存儲(chǔ)元件可漂浮于空氣中。
10.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述收集單元進(jìn)一步包括多個(gè)收集棒建置于所述機(jī)身的外表面，且朝向大氣的方向凸出。
11.如權(quán)利要求1所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)模塊進(jìn)一步包括形成于一基板上的多個(gè)磁電容，所述磁電容以并聯(lián)的方式連接在一起。
12.如權(quán)利要求11所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述基板進(jìn)一步包括一第一連接器以及一第二連接器，所述靜態(tài)電能經(jīng)由所述第一連接器對(duì)所述磁電容元件進(jìn)行充電，以及所述磁電容元件經(jīng)由所述第二連接器將存儲(chǔ)的靜態(tài)電能供應(yīng)給一外部元件。
13.如權(quán)利要求11所述的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于，所述介電區(qū)的厚度為100埃。
【文檔編號(hào)】H02J15/00GK203774877SQ201320203779
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】賴锜 申請(qǐng)人:北極光股份有限公司