[发明专利]一种面向能源互联网的复合微纳能源自驱动系统

权利要求书

1.一种面向能源互联网的复合微纳能源自驱动系统，其特征在于：包括微纳能源一体化收集与转换装置、多源能量调理电路以及能量储存装置；

所述微纳能源一体化收集与转换装置包括独立层式摩擦纳米发电机、薄膜光伏电池以及单电极式摩擦纳米发电机，用于收集风能、太阳能和雨滴能并转化为电能；

所述多源能量调理电路为采用双级能量管理模块控制的电路，用于调理输入能量并转化为负载运行所需功率，所述双级能量管理模块包括第一级能量管理模组与第二级能量管理模组，所述第一级能量管理模组首先对直接由自然能量转化而来的电能进行初步调理，输出稳定电能，进而形成三路输出至第二级能量管理模组；第二级能量管理模组将对三路输入电能进行实时功率比较，选择当前时序下功率最高的某一路稳定电能进入能量储存装置，从而对任一时序下负载进行稳定供能；

所述能量储存装置用于存储收集并处理过的电能，对负载进行稳定供能；

所述独立层式摩擦纳米发电机包括动力装置和发电装置，所述动力装置包括多个翼型几何结构的垂直轴风机叶片、支撑臂以及联动转轴，所述发电装置包括上下两个定子圆盘和中间的摩擦层，所述定子圆盘朝向摩擦层的一面排列有两组内外互补分布的电极组，且内电极组以圆盘中心为中心点呈辐射状向边沿延伸，外电极组则以相反方向由边沿向圆盘中心延伸，相邻电极属于内外两个不同的电极组，且各电极圆心角度相同；所述摩擦层包括转子圆盘和改性柔性聚合物薄膜，所述转子圆盘上等圆周间距排列有多个径向槽孔，所述改性柔性聚合物薄膜的中心位置固定在所述径向槽孔上，其两侧分别弯曲并覆盖上下电极，且其两个独立侧覆盖同一组电极表面，而不与其相邻电极发生接触；所述联动转轴与电极层固定连接，所述垂直轴风机叶片绕定子圆盘一周设置，并通过支撑臂与联动转轴固定连接；

所述薄膜光伏电池设置在所述垂直轴风机叶片的外表面，每个垂直轴风机叶片上的薄膜光伏电池的正负极引出线分别缠绕铝合金导电棒，所有的铝合金导电棒以中心辐射状形成铝合金导电骨架，所述铝合金导电骨架中心交接处均以环氧树脂材料保证绝缘，所述铝合金导电骨架中心与所述联动转轴固定，并随叶片沿同一方向旋转；所述薄膜光伏电池包括ITO薄膜电极、背场层、硅体块层、发射层和金属氧化物层；所述硅体块层包括第一本征非晶体硅层和第二本征非晶体硅层，在所述第一本征非晶体硅层依次沉积非晶硅P层、金属氧化层、吸收层、空穴传输层和正面透明导电层；在所述第二本征非晶体硅层依次沉积非晶硅N层和背面透明导电层；在所述正面透明导电层和所述背面透明导电层上分别制备正面导电栅线和背面导电栅线；

所述单电极式摩擦纳米发电机设置在所述垂直轴风机叶片的内表面，包括柔性聚合物材料和多层导电栅极，所述柔性聚合物材料贴附在导电栅极上部，多层导电栅极以串联方式连接，整体的正负极引出线分别缠绕铝合金导电棒，所有的铝合金导电棒以中心辐射状形成铝合金导电骨架，所述铝合金导电骨架中心交接处均以环氧树脂材料保证绝缘，所述铝合金导电骨架中心与所述联动转轴固定，并随叶片沿同一方向旋转；所述柔性聚合物材料以底部导电栅极的分布形状切割成若干竖直凹槽，凹槽顶部切割成漏斗状结构，凹槽表面将通过磁控溅射、反应等离子体沉积或者化学气象沉积的方法制作表面微米/纳米级突起结构；所述导电栅极呈横纵向平铺的排列方式，其中横向栅极属于同一的电极组，纵向相邻的栅极属于相反的电极组，同组电极均以并联形式进行连接。

2.根据权利要求1所述的面向能源互联网的复合微纳能源自驱动系统，其特征在于：所述电极材料选自纯金属或合金，其中纯金属包括金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒，合金包括铝合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、锰合金、镍合金、铅合金、锡合金、镉合金、铋合金、铟合金、镓合金、钨合金、钼合金、铌合金或钽合金。