CN111342700A - 多能量发电微纳囊及采能阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多能量发电微纳囊及由其阵列分布构成的采能阵列，所述发电微纳囊置于流体输运管道节点处的流体内使用，所述发电微纳囊包括支撑板，所述支撑板的两侧对称设有向外凸出的多层膜部，所述多层膜部可在外力作用下发生形变，两多层膜部的周向边缘对称贴合于所述支撑板的周向边缘的两侧，且两多层膜部的周向边缘与所述支撑板的周向边缘共同封装于一整流框架内，所述发电微纳囊内设有电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元；本发明将纳米发电技术用于长距离流体输运管道的能量采集，其能够将流体管道内多种形式的能量转换为电能，为管道智能化检测和高精度定位维修等提供能源支持。
Description
技术领域
本发明属于纳米发电技术领域，具体涉及一种多能量发电微纳囊及采能阵列。
背景技术
管道输运是运输业中很重要的一种运输方式。管道输运具有自己特有的优势，效率高，污染小，成本低并且受外界影响小，所以几乎所有的流体都用管道来运输，近年来，管道输运更是得到了迅速的发展。郑州市地下涉水管网已超过8000公里（2017年数据）；其中自来水管道4049公里，暖气输水管道1700公里，燃气管道1000公里。而我国现有原油管道2.7万公里、成品油管道2.1公里、天然气主干道历程6.4公里（2016年数据），并预计到2025年，我国油气管网规模将达到24万公里。以此为基础推断，包括石油、天然气输运管道在内，人类建造的流体运输管道网络长度已经是一个非常庞大的数字。
流体运输管道包括埋于地下的上水和下水管道、供暖热水管道、长距离输油和天然气等能源输运管道，以及建筑、大型流体存储、输运装备和飞机、舰船中难以直接观察、目视检查的输油、输气、输水管道。随着流体运输管道网络的不断发展，与之而来的管道网络维护及检修站点的数量也在不断增加，然而由于大多数的流体运输管道往往存在线路距离长、铺设环境较为严峻，其能源供给往往耗费大量的人力物力，造成宝贵资源的浪费，甚至危害到管道网络的安全。因此，研究一套有效的多能量采集装置，来尽可能的收集可利用的能量资源，具有重要意义。
21世纪以来，微电子技术的应用及发展在社会智能化进程中起到了至关重要的作用，而随着对仪器设备需求更加智能化、微型化、自主化，高效的微型能量收集装置无疑是重要的突破口。自2000年后首台基于氧化锌纳米线的微型发电装置问世以来，纳米发电技术得到了飞速发展，基于各种原理的纳米发电装置层出不穷，出现了基于压电陶瓷技术、摩擦发电技术、生物电技术、磁感应技术等多样的纳米发电装置。现当下的纳米发电技术多用于可穿戴设备的能量回收或自然界中的潮汐能、太阳能、风能等宏观能量的收集，但是将纳米发电技术用于长距离流体输运管道的能量采集装置却少有涉及。
流体管道中存在众多能源，包括水锤效应产生的振动波能、流体流动动能、流体与管道壁的摩擦能、流体压力导致管道壁形变的形变能、管道内堆积物形成的卡门涡街能等等。上述在流体管道中存在的能量往往不能或很难通过大型装置进行有效的回收利用，而通过利用微电子技术制造的纳米发电装置则能够有效地利用管道中的多种类型的能量，从而达到为运输管道自身或周边相关设施提供能量的目的。
压电材料发电原理：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。当下应用较多的压电材料为细晶粒压电陶瓷、PbTiO3系压电材料、压电陶瓷-高聚物复合材料等。
接触分离起电原理：接触起电是指异质材料互相接触，由于材料的功函数不同，当两种材料之间的距离接近原子级别时（约25埃），会在接触的两个表面上产生电荷，从而形成带电体的现象。两种物体表面相互接触时，存在着接触电位差，在界面层会发生电荷转移，当电荷转移形成的反向电位差与接触电位差大小相等时，电荷转移达到动态平衡，两个物体重新分开后，每一物体都带有与接触前相比过量的正电荷或负电荷。接触起电的结果应该是功函数高的材料带负电，功函数低的材料带正电。
电磁发电原理：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象，产生的电流叫做感应电流，电势叫做感应电动势。感应电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量改变的快慢有关，其感应电动势公式为：
中国专利CN109639176A公开了一种流体输运管道节点适用的多能量发电微纳囊及采能阵列，所述发电微纳囊置于流体输运管道节点处的流体内使用且发电微纳囊的外表面进行绝缘设计，发电微纳囊为由顶壁、底壁和侧壁围合而成的密封结构且发电微纳囊的内部中空，发电微纳囊设有摩擦发电单元和/或压电发电单元和/或卡门涡街发电单元和/或电磁感应单元；该专利同样能够将多种形式的能量都能够予以充分收集利用，但是其电磁感应单元的设计存在局限性，其微囊中的磁性浮子需要填充氢气，工艺较为复杂，且大面积应用安全性难以保障。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种将纳米发电技术用于长距离流体输运管道的能量采集的多能量发电微纳囊，其能够将流体管道内多种形式的能量转换为电能；
本发明的另一个目的在于提供一种应用于长距离流体输运管道的采能阵列，其能够将上述多能量发电微纳囊转换的电能予以收集利用，为管道智能化检测和高精度定位维修等提供能源支持。
为了实现本发明的第一个目的，本发明采用如下技术方案：
多能量发电微纳囊，所述发电微纳囊置于流体输运管道节点处的流体内使用，所述发电微纳囊包括支撑板，所述支撑板的两侧对称设有向外凸出的多层膜部，所述多层膜部可在外力作用下发生形变，两多层膜部的周向边缘对称贴合于所述支撑板的周向边缘的两侧，且两多层膜部的周向边缘与所述支撑板的周向边缘共同封装于一整流框架内，所述发电微纳囊内设有电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元；
其中，所述多层膜部包括自外而内依次设置且彼此之间留有空间的第一保护膜和第二保护膜，所述第一保护膜和第二保护膜之间的空间内设有磁铁，且分别位于两多层膜部内的两磁铁呈互斥设置，所述支撑板的两侧对称贴合设有磁感线圈，所述磁感线圈与所述磁铁构成所述电磁发电单元；此处互斥设置的磁铁对囊结构有支撑作用，当受到外力冲击时，磁铁的相对运动使磁感线圈发生切割磁感线运动而产生电能；
所述多层膜部还包括第一接触起电膜和第二接触起电膜，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜自外而内依次设置于所述第二保护膜和支撑板之间，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜分别由互为异质材料的两种材料制备而成，由此所述第一接触起电膜和第二接触起电膜构成所述接触起电单元；所述第一接触起电膜和第二接触起电膜互为异质材料且功函数不同，当受到外力冲击时，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜发生接触分离，两层发生电势差而产生电能；
所述多层膜部还包括压电薄膜，所述压电薄膜位于所述第一保护膜和第二保护膜之间，且所述压电薄膜构成所述压电发电单元；当受到外力冲击时，压电薄膜发生形变而产生电能。
需要说明的是，本发明所述“向外凸出的多层膜部”为一概括性限定，意在表达该多层膜部所含的各个膜层均为向外凸出的设计，例如所述第一保护膜、第二保护膜、第一接触起电膜和第二接触起电膜等膜层均为向外凸出的设计，而且考虑到多层膜部受外力形变的大小以及生产工艺控制等多方面因素，多个膜层向外凸出的结构最好为关于同一中心轴线的对称结构；
基于以上说明，本发明所述压电薄膜为一向外凸出的柔性薄膜，该结构有利于发生形变，可以最大限度地利用流体施加的形变作用力；
所述发电微纳囊要根据不同管道的规格、材料及管道内的流体性质做不同的设计，其中所述第一保护膜和第二保护膜采用柔性复合防渗透薄膜，其能够满足形变、防渗透、使用寿命等要求即可，本领域技术人员可从现有材料中做出选择，如UPE(高分子量聚乙烯)薄膜、ETFE(聚四氟乙烯)薄膜、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）薄膜等，此处不做特别限定；所述发电微纳囊的表面密封材料（可直接以第一保护膜实现表面密封）必须满足管道内流体不能在采集阵列表面产生堆积、阻塞等基本条件，其表面密封材料考虑到管道内流体的材质、分子量、摩擦系数等条件，主要选用摩擦系数小的高分子量聚乙烯等柔性复合防渗透薄膜材料。
优选地，所述第一接触起电膜贴设于所述第二保护膜的内侧，根据现有纳米材料技术的发展，所述第一接触起电膜可以采用独立于上述第二保护膜的薄膜，也可通过在所述第二保护膜的内侧溅射第一接触起电材料而形成膜层得到。
进一步地，所述第一接触起电膜由金属材料制备而成，根据前述，所述金属材料可以制成单独的金属薄膜层，也可通过溅射于所述第二保护膜的内侧而得到。
优选地，所述多层膜部的各膜层之间的空间内均填充有惰性气体，填充惰性气体的目的在于一方面对所述发电微纳囊起到支撑作用，另一方面也便于所述发电微纳囊在外力作用下实现灵活的变形；
优选地，所述整流框架内埋设有将所述电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元产生的电能整合的整流电路；
优选地，所述整流框架呈正多边形，本领域技术人员可以理解，在多层膜部的边缘由所述整流框架封装的基础上，所述整流框架的形状就决定了所述发电微纳囊的形状，即所述发电微纳囊亦呈正多边形；而采用正多边形的优势在于可以充分利用空间，便于微纳囊之间的衔接，易于器件的模块化制备。
进一步地，所述整流框架呈正六边形；正六边形相对于其它的正多边形，其优势在于正六边形相对于其它的正多边形，在同等的材料和面积下，正六边形可以用最少的材料形成最大的面积，可以容纳更多的微纳囊，从而提高发电效率；本发明从蜂窝得此启示，边数超过六边形，则会浪费空间；边数少于六边形比如四边形、三边形虽然不浪费空间，但浪费材料。
为了实现本发明的第二个目的，本发明采用如下技术方案：
所述的多能量发电微纳囊阵列分布构成的采能阵列，所述采能阵列中相邻的发电微纳囊均以侧壁相接的方式阵列分布，当所述微纳囊为正六边形时，所述采能阵列呈蜂窝状排列，所述整流框架内埋设有与所述电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元相连接的导电用互连线，且相邻的发电微纳囊之间通过彼此的互连线相电连；所述互连线及电能整理器件的制造工艺基于微制造技术及光刻图形转移技术在整流框架内部形成一个稳定的电能整理结构。
所述采能阵列输出电能包括但不限于以下方式：所述采能阵列设有电流输出端，所述电流输出端与位于发电微纳囊阵列边缘的发电微纳囊相电连，且对于任一发电微纳囊，其电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元的发电电流分别经整流并导流至其互连线后，再经采能阵列中相电连的互连线导流至所述电流输出端。
优选地，所述采能阵列整体呈筒状结构且套接于流体输运管道节点处的管道内壁，并保证每个发电微纳囊的多层膜部的某一向外凸出面朝向流体中心，采能阵列的两端设有延伸的柔性部且两端的柔性部可翻折套设于流体输运管道节点处的管道外壁；这样翻折套设的安装方式可以保证，即使加设了采能阵列，仍旧不影响管道节点处本身的密封性，且不会阻碍流体的流动输运，而且这种安装方式无需改装管道，采能阵列的安装和拆卸都简单可行，改造成本低。
在制造时，本发明所述圆筒状采能阵列采用一次成型技术，组成采能阵列的所有微纳囊一次统一制造成型组成圆筒状采能阵列。
本发明的有益效果如下：
本发明所述发电微纳囊主要用于流体输运管道节点处，此处存在多种形式的能量，为了将该处产生的多种形式的能量都能够予以充分收集利用，本发明的所述的发电微纳囊共包括三种形式的能量采集结构设计，其分别为利用压电薄膜收集能量的设计、利用接触分离起电收集能量的设计、利用电磁感应收集能量的设计。这四种能量采集结构均是根据各自的能量采集原理并结合流体运动形式来设计的。
具体而言，在所述发电微纳囊的凸出面受到流体冲击而形变时，多层膜部同步发生形变，在此过程中，压电薄膜发生形变进行压电发电，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜发生接触分离进行接触起电，而两磁铁发生对向运动导致磁场环境变化，磁感线圈发生切割磁感线运动进行磁感发电；且三种发电结构由第一保护膜、第二保护膜和第二接触起电膜分隔开，互不影响，整流框架紧密的把多层膜结构封装在一起，内部埋有互连线构成的整流线路以及电能整理器件，可以把三种发电结构产生的电能整合成一股直流电流。同时，所有发电微纳囊之间的互连线整流线路可以把所有发电微纳囊相连接构成圆筒形类蜂窝状采能阵列，在管道节点处置入管道，分布在管道的内壁，所有发电微纳囊的电能最后通过互连线集合到采能阵列的电源输出端。
附图说明
图1为实施例1的微纳囊的侧面结构示意图；
图2为实施例1的微纳囊的侧面透视结构示意图；
图3为实施例1的微纳囊的侧面剖面结构示意图；
图4为实施例1的微纳囊的正面结构示意图；
图5为实施例2的采能阵列的结构示意图；
图中：1、支撑板；2、第二接触起电膜； 3、磁感线圈；4、第一接触起电膜； 5、空腔 6、磁铁 7、第二保护膜；8、压电薄膜；9、第一保护膜；10、整流框架；11、正极；12、负极；13、微纳囊。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三，等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通 技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1至4所示，一种多能量发电微纳囊，所述发电微纳囊的轴向轮廓呈正六边形，所述发电微纳囊置于流体输运管道节点处的流体内使用，所述发电微纳囊包括支撑板1，所述支撑板1采用正六边形的硬质PVC板，所述支撑板1的两侧对称设有向外凸出的多层膜部，所述多层膜部可在外力作用下发生形变，两多层膜部的周向边缘对称贴合于所述支撑板1的周向边缘的两侧，且两多层膜部的周向边缘与所述支撑板1的周向边缘共同封装于一整流框架10内，根据支撑板1的形状，所述整流框架10亦呈正六边形，由此得到了正六边形的发电微纳囊，正六边形可以用最少的材料形成最大的面积，可以容纳更多的微纳囊，从而提高发电效率。
本实施例中，所述发电微纳囊内设有电磁发电单元、接触起电单元和压电发电单元；
其中，所述多层膜部包括自外而内依次设置且彼此之间留有空间的第一保护膜9和第二保护膜7，所述第一保护膜9和第二保护膜7之间的空间内设有圆形磁铁6，且分别位于两多层膜部内的两磁铁6呈互斥设置，所述支撑板1的两侧对称贴合设有磁感线圈3，所述磁感线圈3与所述磁铁6构成所述电磁发电单元；此处互斥设置的磁铁6对囊结构有支撑作用，当受到外力冲击时，磁铁6的相对运动，磁场环境变化，使磁感线圈3发生切割磁感线运动而产生电能；
所述多层膜部还包括第一接触起电膜4和第二接触起电膜2，所述第一接触起电膜4和第二接触起电膜2自外而内依次设置于所述第二保护膜7和支撑板1之间，所述第一接触起电膜4和第二接触起电膜2分别由互为异质材料的两种材料制备而成，由此所述第一接触起电膜和第二接触起电膜构成所述接触起电单元；
根据接触起电的原理，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜互为异质材料且功函数不同，当受到外力冲击时，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜发生接触分离，两层发生电势差而产生电能；本实施例中，所述第一接触起电膜由金属材料制备而成，可通过磁控溅射于所述第二保护膜的内侧而得到。所述第二接触起电膜选用与第一保护膜和第二保护膜相同的材料即可，如UPE(高分子量聚乙烯)薄膜、ETFE(聚四氟乙烯)薄膜、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）薄膜等；
所述多层膜部还包括柔性压电薄膜，所述压电薄膜位于所述第一保护膜和第二保护膜之间，所述压电薄膜优选贴设于所述第一保护膜内侧，前述磁铁可选择粘贴固定于所述压电薄膜内侧，所述压电薄膜构成所述压电发电单元；当受到外力冲击时，压电薄膜发生形变而产生电能；本实施例中，所述压电薄膜为一向外凸出的柔性薄膜，由PVDF压电薄膜制成，该结构有利于发生形变，可以最大限度地利用流体施加的形变作用力；
考虑到具体的使用环境，所述发电微纳囊要根据不同管道的规格、材料及管道内的流体性质做不同的设计，其中所述第一保护膜和第二保护膜采用柔性复合防渗透薄膜，其能够满足形变、防渗透、使用寿命等要求即可，本领域技术人员可从现有材料中做出选择，如UPE(高分子量聚乙烯)薄膜、ETFE(聚四氟乙烯)薄膜、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）薄膜等，此处不做特别限定；其中，所述第一保护膜作为所述发电微纳囊的表面密封材料，必须满足管道内流体不能在采集阵列表面产生堆积、阻塞等基本条件，考虑到管道内流体的材质、分子量、摩擦系数等条件，选用摩擦系数小的高分子量聚乙烯薄膜材料。
在进一步的实施例中，所述多层膜部的各膜层之间的空间内填充有氩气（本领域技术人员可以理解，彼此贴设的两膜层之间无氩气填充，例如当所述压电薄膜贴设于所述第一保护膜内侧时，两膜层之间无氩气填充），填充氩气的目的在于一方面对所述发电微纳囊起到支撑作用，另一方面也便于所述发电微纳囊在外力作用下实现灵活的变形；
在进一步的实施例中，所述第一接触起电膜贴设于所述第二保护膜的内侧，且通过在所述第二保护膜的内侧涂覆金属涂层而形成膜层得到，采用纳米涂覆的常规技术即可实现。
本实施例中，所述整流框架内埋设有将所述电磁发电单元、接触起电单元和压电发电单元产生的电能整合的整流电路；；同时所述整流框架内还设有用于将整流后的电流导出的互连线，关于互连线和整流电路的设置，参考本领域常规技术即可，且所述互连线及整流电路的制造工艺基于微制造技术及光刻图形转移技术在整流框架内部形成一个稳定的整流结构。
实施例2
一个发电微纳囊收集的能量是有限的，而将多个发电微纳囊集合为一整体的采能阵列，所产生的能量则是相当可观的，由此采用实施例1所述多能量发电微纳囊阵列分布构成采能阵列，如图5所示，整体呈筒状结构，采能阵列的长度在10mm到20mm之间，所述采能阵列中相邻的发电微纳囊13均以侧壁相接的方式阵列分布，构成蜂窝状的排列结构，所述整流框架10内埋设有与所述电磁发电单元、接触起电单元和压电发电单元相连接的导电用互连线，且相邻的发电微纳囊之间通过彼此的互连线相电连。在制造时，所述圆筒状采能阵列采用一次成型技术，组成采能阵列的所有微纳囊一次统一基于微纳制造成型技术制备完成圆筒状采能阵列。
本实施例中，所述采能阵列输出电能采用以下方式：所述采能阵列设有电流输出端，见图5中的正极11和负极12，所述电流输出端与位于发电微纳囊阵列边缘的发电微纳囊相电连，且对于任一发电微纳囊，其电磁发电单元、接触起电单元和压电发电单元的发电电流分别经整流并导流至其互连线后，再经采能阵列中相电连的互连线导流至所述电流输出端。
使用时，所述采能阵列套接于流体输运管道节点处的管道内壁，并保证每个发电微纳囊的多层膜部的某一向外凸出面朝向流体中心，以便于接收流体扰动，引发微纳囊的形变；采能阵列的两端设有延伸的柔性部且两端的柔性部可翻折套设于流体输运管道节点处的管道外壁；这样翻折套设的安装方式可以保证，即使加设了采能阵列，仍旧不影响管道节点处本身的密封性，且不会阻碍流体的流动输运，而且这种安装方式无需改装管道，采能阵列的安装和拆卸都简单可行，改造成本低。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.多能量发电微纳囊，所述发电微纳囊置于流体输运管道节点处的流体内使用，其特征在于：所述发电微纳囊包括支撑板，所述支撑板的两侧对称设有向外凸出的多层膜部，所述多层膜部可在外力作用下发生形变，两多层膜部的周向边缘对称贴合于所述支撑板的周向边缘的两侧，且两多层膜部的周向边缘与所述支撑板的周向边缘共同封装于一整流框架内，所述发电微纳囊内设有电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元；
其中，所述多层膜部包括自外而内依次设置且彼此之间留有空间的第一保护膜和第二保护膜，所述第一保护膜和第二保护膜之间的空间内设有磁铁，且分别位于两多层膜部内的两磁铁呈互斥设置，所述支撑板的两侧对称贴合设有磁感线圈，所述磁感线圈与所述磁铁构成所述电磁发电单元；
所述多层膜部还包括第一接触起电膜和第二接触起电膜，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜自外而内依次设置于所述第二保护膜和支撑板之间，所述第一接触起电膜和第二接触起电膜分别由互为异质材料的两种材料制备而成，由此所述第一接触起电膜和第二接触起电膜构成所述接触起电单元；
所述多层膜部还包括压电薄膜，所述压电薄膜位于所述第一保护膜和第二保护膜之间，且所述压电薄膜构成所述压电发电单元。
2.根据权利要求1所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述第一接触起电膜贴设于所述第二保护膜的内侧。
3.根据权利要求2所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述第一接触起电膜由金属材料制备而成。
4.根据权利要求1所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述多层膜部的各膜层之间的空间内均填充有惰性气体。
5.根据权利要求1所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述整流框架内埋设有将所述电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元产生的电能整合的整流电路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述整流框架呈正多边形。
7.根据权利要求6所述的多能量发电微纳囊，其特征在于：所述整流框架呈正六边形。
8.权利要求6或7所述的多能量发电微纳囊阵列分布构成的采能阵列，其特征在于：所述采能阵列中相邻的发电微纳囊均以侧壁相接的方式阵列分布，所述整流框架内埋设有与所述电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元相连接的导电用互连线，且相邻的发电微纳囊之间通过彼此的互连线相电连。
9.根据权利要求8所述的多能量发电微纳囊阵列分布构成的采能阵列，其特征在于：所述采能阵列设有电流输出端，所述电流输出端与位于发电微纳囊阵列边缘的发电微纳囊相电连，且对于任一发电微纳囊，其电磁发电单元和/或接触起电单元和/或压电发电单元的发电电流分别经整流并导流至其互连线后，再经采能阵列中相电连的互连线导流至所述电流输出端。
10.根据权利要求9所述的多能量发电微纳囊阵列分布构成的采能阵列，其特征在于：所述采能阵列整体呈筒状结构且套接于流体输运管道节点处的管道内壁，并保证每个发电微纳囊的多层膜部的某一向外凸出面朝向流体中心，采能阵列的两端设有延伸的柔性部且两端的柔性部可翻折套设于流体输运管道节点处的管道外壁。
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