[发明专利]一种球形纳米摩擦发电机单元及基于该发电机单元的网箱

说明书

本发明属于海洋发电及深海水产养殖技术领域，具体涉及一种球形纳米摩擦发电机单元及基于该发电机单元的网箱。本发明利用养殖网箱在海水中易受波浪振荡影响的特点，将球形纳米摩擦发电机单元安置于网箱网衣上，通过球形纳米摩擦发电机单元有效吸收低频波浪能，实现网箱养殖过程中的自供电，充分利用波浪能发电的同时可在一定程度上消减深海养殖网箱在恶劣环境下的振荡幅度，提高深海养殖网箱的稳定性。本发明的球形纳米摩擦发电机单元采用创新性双层结构，增大了纳米摩擦面积，且内部球壳通过安装转轴装置，可绕转轴自由转动，使内部球壳内层空间中的硅胶球在外部空间中硅胶球摩擦滚动的带动下滚动，进一步促进了纳米摩擦效果，提高了发电效率。

技术领域

本发明属于海洋发电及深海水产养殖技术领域，具体涉及一种球形纳米摩擦发电机单元及基于该发电机单元的网箱。

背景技术

纳米材料：纳米级结构材料简称为纳米材料(nanometer material)，指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。利用纳米材料的特性，可以充分利用波浪能中的低频能量。

纳米摩擦发电机：将两种镀有金属电极的高分子聚合物薄膜贴合在一起组成器件,在外力作用下器件产生机械形变,导致两种聚合物膜之间发生相互摩擦,根据摩擦电极序列中极性较正的表层,从而形成电势差,而两个金属极作为发电机的电能输出端，通过静电感应可以在表面生成感应电荷，感应电荷在摩擦电电势驱动下流经外电路即可形成电流。

随着科技水平的飞速发展与人民生活水平的日益提高，人类对于海洋资源的开发利用不断加大。发展海水养殖业是保障优质蛋白供给,满足人民日益增长的营养饮食需求的基础。近年来，由于近海浅水网箱养殖的日益饱和导致鱼类品质下降,近海养殖水域生态环境面临严峻挑战。发展深海网箱养殖对于拓展养殖海域，减轻环境压力，提高海产品品质有着重要意义。

深海养殖网箱主要特点是离岸距离远，能源供给问题成为制约其自动化的重要原因。远距离输送电施工难度较大且成本高，相较之下，利用海洋能源(如波浪能)供电具有极大的优势。现有的波浪能发电装置多以液压传动配合电磁发电机为主,体型庞大，造价昂贵，安装及维修难度大；并且其发电过程中间环节复杂，普遍存在未能充分利用海况，波浪能利用效率低，发电功率小、不稳定的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供质量轻、在水波中运动阻力小且易于阵列化的一种球形纳米摩擦发电机单元。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括中空的外球壳和内球壳；所述的内球壳设置在外球壳内部，内球壳的上端与下端分别通过连接装置与外球壳连接；所述的连接装置位于外球壳和内球壳共同的轴线上，连接装置一端固定在外球壳内侧，另一端通过转轴装置与内球壳连接；所述的外球壳内侧、内球壳的外侧及内侧均涂有纳米摩擦材料涂层，在外球壳内侧与内球壳外侧之间设有第一摩擦球，在内球壳内部设有第二摩擦球。

本发明还可以包括：

所述的第一摩擦球和第二摩擦球均为硅胶球。

所述的第一摩擦球和第二摩擦球大小相同，半径略小于外球壳和内球壳的半径差。

本发明的目的还在于提供一种基于球形纳米摩擦发电机单元的网箱。