[发明专利]一种摩擦纳米发电机、发电方法及发电系统

说明书

本发明公开了一种摩擦纳米发电机、发电方法及发电系统，涉及纳米新能源技术领域。在本发明实施例中，利用弹性的螺旋结构，形成涡旋形的支撑结构，使得外界波浪的激励能够引起支撑结构内部的重物发生翻滚运动，使得第一摩擦结构和第二摩擦结构发生接触和分离，从而输出电信号。如此，使得该种摩擦纳米发电机可以收集任意方向上的摇摆运动所产生的能量，从而使得摩擦纳米发电机具有较高的能量转化效率。并且，本发明实施例中的摩擦纳米发电机具有较大的摩擦面积，可以大大提高摩擦纳米发电机的能量密度。

技术领域

本发明涉及纳米新能源技术领域，尤指一种摩擦纳米发电机、发电方法及发电系统。

背景技术

大规模收集海洋中的波浪能能够减轻人们在生产生活中对化石能源的依赖，从而减轻二氧化碳排放，及能源短缺的问题。目前收集海洋能的方式大多采用电磁感应的方式，难以直接收集波浪的低频能量。

基于此，如何收集海洋波浪的低频能量，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种摩擦纳米发电机、发电方法及发电系统，用以收集海洋波浪的低频能量。

第一方面，本发明实施例提供了一种摩擦纳米发电机，包括：支撑结构、第一柔性基板、第二柔性基板、以及重物；

所述支撑结构为具有弹性的螺旋结构，所述重物位于所述支撑结构的中心；

所述支撑结构包括多段连接的骨架，至少部分所述骨架位于不同的平面内，所述第一柔性基板沿着所述支撑结构的中心轴线环绕且贴合于各所述骨架靠近所述支撑结构中心的一侧，所述第二柔性基板沿着所述支撑结构的中心轴线环绕且贴合于各所述骨架远离所述支撑结构中心的一侧；

所述第一柔性基板面向所述支撑结构中心的一侧设置有第一摩擦结构，所述第二柔性基板远离所述支撑结构中心的一侧设置有第二摩擦结构，所述第一摩擦结构与所述第二摩擦结构在所述第一柔性基板表面上的正投影交叠；

在外力的作用下所述重物发生振动，所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形，使得所述第一摩擦结构和所述第二摩擦结构发生接触和分离并产生电压信号。

可选地，所述第一摩擦结构设置有多个，所述第二摩擦结构设置有多个，各所述第一摩擦结构和各所述第二摩擦结构均沿着所述支撑结构的中心轴线的环绕方向排布。

可选地，所述第一柔性基板面向所述支撑结构中心的一侧还设置有多条第一连接线，每条所述第一连接线与部分所述第一摩擦结构电连接；所述第二柔性基板远离所述支撑结构中心的一侧还设置有多条第二连接线，每条所述第二连接线与部分所述第二摩擦结构电连接；

与同一条所述第一连接线电连接的多个所述第一摩擦结构，以及与同一条所述第二连接线电连接的多个所述第二摩擦结构平行设置。

可选地，所述第一摩擦结构包括第一电极；所述第二摩擦结构包括第二电极和介电层，所述介电层位于所述第二电极背离所述第二柔性基板的一侧，所述介电层与所述第一电极在所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形时发生接触和分离；

或，所述第一摩擦结构包括第一电极和介电层，所述介电层位于所述第一电极背离所述第一柔性基板的一侧，所述第二摩擦结构包括第二电极，所述介电层与所述第二电极在所述支撑结构带动所述第一柔性基板和所述第二柔性基板发生变形时发生接触和分离。

可选地，所述第一摩擦结构包括第一电极和第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述第一电极远离所述第一柔性基板的一侧；

所述第二摩擦结构包括：依次层叠设置的第二电极、第二绝缘层和第三电极，所述第二电极位于所述第二柔性基板与所述第二绝缘层之间，所述第二摩擦结构设置有多个，各所述第二电极之间电连接，各所述第三电极之间电连接；所述第二电极和所述第三电极均用于接收从所述摩擦纳米发电机外部注入的不同极性的电荷；