[发明专利]一种基于摩擦纳米发电的海风能-海流能耦合发电装置

说明书

本发明涉及海洋新能源发电技术领域，公开了一种基于摩擦纳米发电的海风能‑海流能耦合发电装置，通过浮体带动发电装置漂浮在海面，使风轮位于海面上，水轮伸入海水中，且通过第一转轴连接风轮和第一安装板，通过第二转轴连接水轮和第二安装板，当海风带动风轮转动，进而带动第一安装板转动时，连接于第一安装板底面的第一介电膜片与第一摩擦片可发生接触和分离，实现发电；当海流冲击水轮，带动水轮转动，进而带动第二安装板转动，连接于第二安装板顶面的第二介电膜片与第一摩擦片可发生接触和分离，实现发电。本发明通过一个装置可同时利用海风能和海流能，实现海洋能的高效利用，发电效率高，且占用面积小，降低成本。

技术领域

本发明涉及海洋新能源发电技术领域，特别是涉及一种基于摩擦纳米发电的海风能-海流能耦合发电装置。

背景技术

海洋中蕴含着大量的可再生能源，开发和利用海洋能源已受到国内外学者的广泛关注。海风能是一种没有公害的可再生能源，取之不尽用之不竭。目前，有关国家相继在沿海地区建立了海上风力发电机，其主要利用海风带动叶片旋转发电。但这些风力发电机不仅仅会造成噪声污染，还对选址要求较高。同时，具有能量密度高、分布范围广等优势的海流能也开始引起关注，我国对于海流能的开发和利用尚处于起步阶段。

摩擦纳米发电技术是近年来新兴的一种发电技术，是利用摩擦(接触)在两表面(其中至少一个为绝缘材料)生成静电荷，当接触表面分离时，静电荷的分离产生电势差，驱动绝缘表面下感应电极中的自由电荷定向移动，从而收集环境中的机械能，并转化为电能，可高效地将风能和海流能转换成电能，具有重要的实际应用意义。

中国发明专利CN110620523A(公开日为2019年12月27日)公开了一种水能/风能两用运动模式转换型摩擦纳米发电机包括外壳、动力部件、传动部件、发电组件；所述传动部件、发电组件采用串联的方式安装于外壳内部；基于摆线位移设计的波浪板，一方面可将旋转运动转换成高频的接触-分离运动，另一方面可减少动力传输过程中的机械冲击。同时，摩擦纳米发电机的发电组件，可将传动部件输出往复直线运动转化成多高频的接触-分离运动或者进行摩擦纳米发电机与电磁发电机复合发电，提升了发电机的输出性能，完成在水流与风能环境下的能量收集工作。该专利仅能用于收集风能或者水能，而在海洋中，风能和水能是同时存在的，若需要同时收集到风能和水能，则需要设置两套发电机，导致占用面积大、成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效利用海洋能、提高发电效率的基于摩擦纳米发电的海风能-海流能耦合发电装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于摩擦纳米发电的海风能-海流能耦合发电装置，包括风轮、水轮、第一转轴、第二转轴、第一安装板、第二安装板、摩擦纳米发电单元、电源管理系统和浮体；

所述浮体设有容置腔，所述第一安装板、所述第二安装板、所述摩擦纳米发电单元、所述电源管理系统均位于所述容置腔内；

所述摩擦纳米发电单元包括第一摩擦片、第一介电膜片和第二介电膜片，所述第一介电膜片贴于所述第一安装板的底面，所述第二介电膜片贴于所述第二安装板的顶面，所述第一安装板、所述第一摩擦片和所述第二安装板由上至下依次平行设置且相接触，所述第一摩擦片与所述电源管理系统电连接；

所述第一转轴的顶端与所述风轮连接、底端伸入所述容置腔中与所述第一安装板连接，所述第二转轴的底端与所述水轮连接、顶端伸入所述容置腔中与所述第二安装板连接。

作为优选方案，所述浮体包括浮箱和浮盘，所述容置腔设于所述浮箱上，所述浮盘套设于所述浮箱外。

作为优选方案，所述浮体的下方连接有沿所述第二转轴延伸的罩体。

作为优选方案，所述第一介电膜片和所述第二介电膜片均包括多个周向布置的介电部，所述介电部为扇形结构。

作为优选方案，所述第一摩擦片包括多个周向布置的摩擦部，所述摩擦部为扇形结构。