[发明专利]一种利用机械振动进行摩擦纳米发电薄膜

说明书

本发明提供一种利用机械振动进行摩擦纳米发电薄膜。该薄膜基于海洋立管或系泊缆索，其包括多个摩擦纳米发电单元，且能够捕捉海洋立管或系泊缆索的振动，从而吸收机械能并转换为电能。本发明产生的电能可供给海洋立管或系泊缆索的附属设施等用电设备，使海洋立管或系泊缆索的分布式健康监控得到能量供应，也可供给生活设备，提供远海日常活动所需的能源供应。本发明包含柔性绝缘保护层，保护内部纳米摩擦发电单元，延长使用寿命，以达到更好地开发利用蓝色能源的效果，且能起到对海洋立管或系泊缆索内部结构一定的保护作用。

技术领域

本发明涉及一种基于摩擦发电原理的俘能技术领域，尤其涉及一种利用海洋立管或系泊缆索的机械振动进行摩擦纳米发电薄膜。

背景技术

随着对能源的需求量越来越大，人类开始向海洋迈进。海洋采油平台持续向、深海推进，海上风机林立，甚至深海养殖场的出现，都意味着对海洋立管或系泊缆索等处于极端环境的细长结构的分布式健康监控尤其重要，然而海洋环境复杂，监控装置供能不便。而且，处于远海区域能源供应也并不便利。

2012年以来，纳米摩擦发电原理、技术发展迅速，应用广泛。由于制作工艺简单，材料便宜易得，器件轻便，转化效率高等特点，越来越多的纳米摩擦发电产品应用于生产生活。

将纳米摩擦发电原理、技术应用于海洋立管或系泊缆索等此类深海细长结构，为其提供分布式健康监控所必需的能源，这将会大大减少海洋立管和系泊缆索分布式健康监控的成本。进一步的如果将产生的电能加以收集也可用于生产生活用电，也可以在一定程度上缓解能源紧缺的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种利用机械振动进行摩擦纳米发电薄膜。可将洋流作用下海洋立管或系泊缆索的振动机械能转化为电能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是一种利用机械振动进行摩擦纳米发电薄膜，其特征在于该薄膜包括绝缘保护层以及为环状空腔结构的摩擦纳米发电单元；摩擦纳米发电单元主要由铺设在环状空腔结构内表面的包含电极的一层负极介电材料，以及一个可自由滚动的正极介电球体构成，环状空腔结构内表面两端分别设置有第一电极、第二电极。随着海洋立管或系泊缆索的振动，使环形结构空腔内的小球自由滚动，从而产生电势差，并通过电极输出。进一步地，其特征在于该薄膜包含多个独立的摩擦纳米发电单元，可根据实际情况增减单元数量。图示薄膜中摩擦纳米发电单元的数量仅为说明本发明，并非以此为限。

进一步地，每个摩擦纳米发电单元均为封闭结构。

进一步地，摩擦纳米发电单元均与海洋立管或系泊缆索垂直排列。

进一步地，每一个摩擦纳米发电单元内部均有一套独立的发电材料(负极介电材料、正极介电球体、电极等)。

进一步地，多个摩擦纳米发电单元通过并联汇集产生的电能。

进一步地，薄膜内设有电源控制模块，将产生的电能进行稳压、整合、输出。图示电源控制模块的位置和数量仅为说明本发明，并非以此为限。

进一步地，该薄膜理论上可内置或套设固定在海洋立管或系泊缆索的任意位置，但应根据实际情况选择固定在海洋立管或系泊缆索机械振动较大的区域，以便将更多的机械能转换为电能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明通过将独立的摩擦纳米发电单元整合内置套设固定在海洋立管或系泊缆索保护层内,将洋流运动或波浪引起的海洋立管或系泊缆索振动的机械能转化为电能,通过薄膜自带的电源控制模块，将产生的电能稳压整流后供给海洋立管或系泊缆索的分布式健康监控设备，降低监控成本。也可将产生的电能加以储存，供给生产生活使用。本发明可改变深海细长结构分布式健康监控供能不便以及远海生产生活能源紧缺的情况，且具有能量转换效率高、无污染、耐久性好等优点。

附图说明

图1是摩擦纳米发电单元的结构图。