[发明专利]一种基于摩擦纳米发电技术的波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及波浪能发电装置，具体涉及一种基于摩擦纳米发电技术的波浪能发电装置。

背景技术

摩擦纳米发电技术是美国佐治亚理工学院的王中林研究组在2012年研制出的一种新型发电技术。摩擦纳米发电技术利用摩擦起电效应和静电感应效应的耦合可将机械能转化为电能输出。相比于传统电磁发电技术，具有体积小、成本低、工作频率范围广、单位体积可输出能量大、选材多样化等优点。在传统能源如煤炭、石油日益枯竭之际，摩擦纳米发电技术可收集自然界广泛存在的低频机械能进行发电利用，具有广阔的应用前景。然而，现有的摩擦纳米发电结构电荷转移效率较低，在一个运动周期只能完成一次电荷转移。

波浪能是一种储量巨大、环境友好的可再生绿色能源，目前常见的波浪能发电装置有点头鸭式、摆式、波面筏式、振荡水柱式等，都存在机构庞大、设备昂贵且维护费用高，不易推广等缺点。究其原因，是因为目前波浪能发电装置核心发电部件是传统电磁发电技术，需要使用涡轮机、液压系统等辅助设备将低频波浪运动转化为高频运动带动电磁发电机发电。目前仍未见到将摩擦纳米发电技术应用于波浪能能源利用的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于摩擦纳米发电技术的波浪能发电装置，将摩擦纳米发电技术与波浪能采集技术相结合，直接将低频波浪运动转化为电能输出。

本发明采用的技术方案是：

本发明至少包括一个波浪能采集装置，由摩擦纳米发电板的主板和摩擦纳米发电板的副板构成的一副摩擦纳米发电板发电单元；

波浪能采集装置，包括基座、外层亚克力板框架、内层亚克力板框架和四个泡沫浮子；正方形的内层亚克力板框架外侧面四周装有摩擦纳米发电板主板，内层亚克力板框架底面固定在基座中部，正方形的外层亚克力板框架内侧面四周装有摩擦纳米发电板副板，外层亚克力板框架嵌套在在内层亚克力板框架外，摩擦纳米发电板主板与摩擦纳米发电板副板相对，四个泡沫浮子分别安装在外层亚克力板框架下部外侧面，利用四个泡沫浮子采集波浪的能量，在波浪力作用下摩擦纳米发电板副板作上下往复摩擦运动，产生摩擦起电和感应起电的耦合效应，形成电势差，持续输出电信号。

所述基座由八条开有螺栓孔的角钢拼接而成，角钢与角钢之间用螺栓螺母连接，其中四条角钢拼成“井”字形，且宽度与内层亚克力板框架的宽度相同，另外四条角钢竖直立起，起支撑作用，拼成“井”字形的四条角钢位于竖直立起另外四条角钢下部，内层亚克力板框架(3)底面固定在四条角钢拼成“井”字形上。

所述外层亚克力板框架，包括四块相同的长方形的外侧板，四块相同的外顶板和正方形的外顶盖板；四块相同的长方形的外侧板围成正方柱体，正方柱体上部装有外顶盖板，每块外侧板上部中间位置均切成长方形区域，长方形区域分别装有外顶板。

所述内层亚克力板框架，包括四块相同的长方形的内侧板、四块相同的内顶板和正方形的内顶盖板；四块相同的长方形的内侧板围成正方柱体，正方柱体上部装有内顶盖板，每块内侧板上部中间位置均切成长方形区域，长方形区域分别装有内顶板。

所述四个泡沫浮子，密度均大于15千克/立方米的立方体结构。

所述摩擦纳米发电板的副板，为两层结构，副板基底为PCB板，上面是光栅状铜电极。

所述摩擦纳米发电板的主板，为三层夹心结构，主板基底为PCB板，中间层为叉指形铜电极，上面粘合Kapton薄膜。

所述摩擦纳米发电板副板上的光栅状铜电极每一栅条的宽度与摩擦纳米发电板主板上的叉指形铜电极每一栅条的宽度相同，摩擦纳米发电板副板上的光栅状铜电极每一栅条的间距是摩擦纳米发电板主板上叉指形铜电极栅条宽度与两倍的栅条间间距之和。

所述副板基底和主板基底板的厚度均为0.4mm-4.0mm。

所述叉指形铜电极分为A极叉指形铜电极和B极叉指形铜电极，每极至少有一条栅条，栅条间距至少为0.1mm。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

1)本发明将摩擦纳米发电技术与波浪能采集利用技术相结合，研发了一套基于摩擦纳米发电技术的波浪能发电装置。造价低、结构简单、易复制拓展、发电效率较高且易于维护。

2)本发明将摩擦纳米发电板主板上的两极设计为叉指形，将摩擦纳米发电板副板上的电极布成光栅状，在一个运动周期可完成数次电荷转移，提高了电荷转移效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是外层亚克力板框架结构示意图。

图3是外层亚克力板框架的零件图。