[发明专利]一种波浪冲击式压电-摩擦能量采集装置及方法

说明书

本发明提供了一种波浪冲击式压电‑摩擦能量采集装置及方法，由多个浮箱通过软管连接在一起形成浮箱阵列，浮箱由箱体、能量采集装置和整流桥组成；能量采集装置为跷跷板式结构，能量采集装置由支座、连接板、翘板、第一电极、第二电极、滑块及罩组成；翘板两侧分别设有弹性金属片、压电片和金属电极片。本发明提供的能量采集方法是将装置放置在波浪环境中，在波浪冲击下，浮箱发生运动，带动翘板左右交替倾斜，滑块在第一电极和第二电极上往复滑动摩擦产生不同数量的电荷，从而产生电流，产生的电流经所述整流桥整流为直流电输出至外界蓄能装置；同时滑块的运动使压电片产生电荷，通过导线形成回路将产生的电流经整流桥整流为直流电输出至外界蓄能装置。

技术领域

本发明涉及摩擦发电技术及再生能源领域，尤其涉及一种波浪冲击式压电-摩擦能量采集装置及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对电的需求越来越大，传统的发电装置结构复杂，操作复杂，造价成本高，而且越来越多的资源被开发利用起来，各种不可再生资源被不断使用已经变得越来越少，而且在使用的过程当中大量的污染也在逐渐产生，废水，废气，废渣不断增加，环境被破坏，传统的发电装置所需的能源需要不断的开采和运输，不仅浪费了大量的人力和物力，且对环境产生严重污染。

由于不可再生能源的日益消耗和环境问题的日益突出，绿色新能源的开发与研究将会成为新的趋势。相反，海洋能源是一种绿色清洁能源，它廉价洁净且取之不尽用之不竭。因此，如何有效利用浩瀚的海洋开发潮汐和海浪中蕴含的能量已成为当今各国争相研究的重要课题。作为一个新的研究领域，通过利用有效的技术手段，高效收集和储存海洋波浪运到中的能量，来实现微纳系统的可持续运转，对于实现可持续发展具有重大的意义，同时也是亟待解决的技术难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种波浪冲击式压电-摩擦能量采集装置，所述装置由多个浮箱通过软管连接在一起形成浮箱阵列，所述浮箱由箱体、能量采集装置和整流桥组成，所述采集装置和所述整流桥设置在所述箱体内。

其中，所述能量采集装置为跷跷板式结构。

其中，所述能量采集装置由支座、连接板、翘板、第一电极、第二电极和滑块及罩组成；所述支座设置在所述箱体底部，所述连接板通过芯轴与所述支座连接，所述翘板固定在所述连接板上方，所述第一电极和所述第二电极并列设置在所述翘板上方，所述滑块设置在所述第一电极和所述第二电极上方，所述罩设置在所述滑块上方用于密封所述第一电极、所述第二电极和所述滑块。

其中，所述翘板两侧分别设有弹性金属片、压电片和金属电极片，所述压电片和所述金属电极片由内至外并列设置在所述翘班两侧端部，所述金属片设置在所述翘班两侧上方并位于所述罩外侧。

其中，所述第一电极和所述第二电极互不连接。

其中，所述第一电极和所述第二电极采用正极性摩擦材料制成。

其中，所述第一电极和所述第二电极采用铝、铜或金中的任意一种金属材料制成。

其中，所述滑块采用负极性摩擦材料制成。

其中，所述滑块采用全氟乙烯丙烯共聚物或聚四氟乙烯中的任意一种制成。

本发明第二方面提供了一种波浪冲击式压电-摩擦能量采集方法，其特征在于：将压电-摩擦能量采集装置放置在波浪环境中，在波浪冲击下，浮箱发生运动，带动箱体内能量采集装置中的翘板左右交替倾斜，滑块在第一电极和第二电极上往复滑动摩擦，在所述第一电极和所述第二电极表面产生不同数量的电荷，从而在所述第一电极和所述第二电极间产生电流，产生的电流经所述整流桥整流为直流电输出至外界蓄能装置；同时所述滑块运动到端部时将冲击弹性金属片使其弯曲变形，压电片受到所述弹性金属片的压力后在表面产生电荷，所述弹性金属片作为所述压电片的一个电极，所述金属电极片作为所述压电片的另一个电极，通过导线形成回路将产生的电流经整流桥整流为直流电输出至外界蓄能装置。