[发明专利]基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统

说明书

本发明提供了一种基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统，涉及新型能源收集技术领域，该方法包括：纳米发电机、整流模块、超级电容、传感器、微控制器以及信号发射器，纳米发电机与整流模块电连接，整流模块还电连接于超级电容，超级电容与微控制器之间电连接；微控制器信号连接于传感器，信号发射器信号连接于微控制器。本发明能够收集鱼尾摆动的能量，并将其转化为电能存储起来为电子设备充电，以解决鱼信标电池容量有限，不能长时间工作的问题。

技术领域

本发明涉及新型能源收集技术领域，具体地，涉及一种基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统。

背景技术

海洋对地球上的生命至关重要，它在调节气候和平衡生态系统方面发挥着至关重要的作用，但是人类活动正在使海洋环境经历全球范围的变化，包括过度捕捞、污染物排放、外来物种的引入和海洋能源的开采。检测和记录各种环境和人口参数的变化能够使我们更好的了解人类对海洋环境的影响，以形成合理的应对策略。

纳米发电机是王中林于2006年提出的，这种纳米发电机利用压电氧化锌纳米线阵列把随机的机械能转化为电能。利用纳米线的优势在于它们可以被微弱的物理运动激发，并且激发频率可以从一赫兹到几千赫兹，这对于收集环境中的随机能量来说是非常理想的。利用纳米发电机，能将周围的微小能量转换成电能，是一种新型自供电器件。纳米发电机还可以用作自供能传感器，如生物医学检测、触摸传感器、人类交互设备、可穿戴电子设备、安全监测、医疗监测等。

公开号为CN207136364U的实用新型专利，公开了一种自发电智能控温鞋，该温控鞋包括所述鞋体包括鞋跟，所述鞋跟内部设置有空腔，所述空腔内设置有压电陶瓷发电机；所述压电陶瓷发电机与位于所述鞋体鞋底内部的超级电容器电连接，所述超级电容器与位于所述鞋体鞋底处的控制器电连接。本申请提供的自发电智能控温鞋，结构简单合理，使用安全方便。采用压电陶瓷发电机作为电能来源，可以将日常行走的动能转化为电能，为发热层进行供电，具有节能、环保的特性。采用石墨烯材料制作的加热层具有安全舒适、耗电少、加热速度快等优点，提高的实用性能。在冬季可以及时为脚加热，起到保暖作用，值得大面积推广使用。但是基于柔性纳米发电机的自发电鱼信标尚未被研究。

鱼信标作为一种检测工具可以提供关于动物行为、环境条件和地理位置的信息，但是现有的标签系统都是通过自身携带一个电池来供电，电池的容量有限，不能满足长期检测的要求。因此，如何解决长期供电成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统，解决传统鱼信标电池容量有限，不能长时间工作的问题。

根据本发明提供的一种基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种基于柔性纳米发电机的自发电鱼类信标系统，所述系统包括：

纳米发电机、整流模块、超级电容、传感器、微控制器以及信号发射器，所述纳米发电机与所述整流模块电连接，所述整流模块还电连接于超级电容，所述超级电容与微控制器之间电连接；

所述微控制器信号连接于所述传感器，所述信号发射器信号连接于所述微控制器。

优选的，所述纳米发电机附着在鱼尾，并利用鱼尾的摆动激励和水的作用力，使得纳米发电机产生电量。

优选的，所述纳米发电机采用压电材料，通过鱼尾的摆动激励使压电材料发生形变产生电量，将机械能转化为电能。

优选的，所述压电材料包括宏纤维复合材料、压电高分子材料以及压电陶瓷在内的相关材料。

优选的，整个信标系统附着在鱼表面，通过整流模块和纳米发电机相连，将纳米发电机结构变形产生的交流电转化为直流电，并进行收集和利用。

优选的，所述微控制器内附加有稳压电路，将超级电容的输入电压稳定在合理的范围内。