CN115199461B - 一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置，包括带外壳的摩擦纳米发电机、锚定，所述外壳套设在摩擦纳米发电机的外部，所述摩擦纳米发电机包括对称分布的基板、分别贴附在基板上的PI膜一和PC膜；还包括悬设在基板之间的滑块，所述滑块外侧面上贴附有PI膜二；所述基板分别与PI膜一、PC膜之间均设有电极一，所述滑块与PI膜二之间设有电极二；所述外壳内设有供基板滑动的导轨；所述锚定与滑块之间通过绳索连接；所述外壳内底部以及外壳与滑块触接位置均设有电极三。本发明实用性和功能性强，可广泛应用于海洋波浪能发电技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及海洋波浪能发电技术领域，具体是指一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置。
背景技术
波浪能是一种天然、清洁的可再生能源，利用前景十分广阔。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，利用波浪能发电可以节省大量的化石燃料，对改善能源短缺问题和环境保护有重要意义，符合我国可持续发展战略的要求。
传统的波浪能发电机体积庞大，安装困难，且大多数还是以感应电动势为基础，后期维护工作难度大、成本高。波浪运动的不规律会影响到发电性能的稳定性，且在低频波浪状态下，其发电性能并不明显，这些都极大的阻碍了波浪能的开发利用。而基于摩擦纳米发电机的波浪能发电机体积小，成本低，可以直接对设备进行更换，并且在低频状态下也能够工作，其材料更加耐腐蚀，因此有更为广泛的应用价值。
发明内容
针对以上问题，本发明提出了一种基于摩擦纳米发电机的高功率密度波浪能发电装置。
本发明提供的技术方案为：
一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置，包括带外壳的摩擦纳米发电机、锚定，所述外壳套设在摩擦纳米发电机的外部，所述摩擦纳米发电机包括对称分布的基板、分别贴附在基板上的PI膜一和PC膜；还包括悬设在基板之间的滑块，所述滑块外侧面上贴附有PI膜二；所述基板分别与PI膜一、PC膜之间均设有电极一，所述滑块与PI膜二之间设有电极二；所述外壳内设有供基板滑动的导轨；所述锚定与滑块之间通过绳索连接；所述外壳内底部以及外壳与滑块触接位置均设有电极三。在波浪驱动下，滑块与基板上PI膜和PC膜之间来回摩擦产生电能；由于波浪能发电装置特殊的结构，使其电荷转移量增加并实现了超高的功率输出以及平均功率密度。
优选地，所述滑块上端以及基板上远离PC膜一的位置均设有弹簧，所述弹簧另一自由端与外壳固接，从而提高滑块与基板之间的摩擦力，使基板与滑块在运动过程中能够迅速复位。
优选地，所述导轨分别位于外壳的侧壁面上，并设有供基板来回滑动的凹槽；所述基板通过其上下两端分别与凹槽卡接。
优选地，所述滑块为梯形体滑块上的电极需突出一部分，作为接触电极，为运动过程中电荷转移提供通道。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明能在海水中实现有效地波浪能发电，整个装置结构以及外部电路设计新颖，具有相反的摩擦表面，增强了电荷转移量，其内阻小，因此能够获得超高功率输出和功率密度，并且其简单的结构以及易于获得的材料也大大降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的结构图；
图2是本发明实施例中的电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图1和2对本发明做进一步的详细说明。
一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置，包括带外壳1的摩擦纳米发电机、锚定7，外壳1套设在摩擦纳米发电机的外部，摩擦纳米发电机包括对称分布的基板4、分别贴附在基板4上的PI膜一5.1和PC膜8；还包括悬设在基板4之间的滑块9，滑块9外侧面上贴附有PI膜二5.2；基板4分别与PI膜一5.1、PC膜8之间均设有电极一10.1，滑块9与PI膜二5.2之间设有电极二10.2；外壳1内设有供基板4滑动的导轨2；锚定7与滑块9之间通过绳索6连接；外壳1内底部以及外壳1与滑块9触接位置均设有电极三10.3。
波浪能发电装置是将机械能转化为电能，其运行和发电过程可分为四个阶段。在第一阶段，滑块9位于PC膜8表面，滑块9顶端的电极10.2与外壳1上方的电极10.3接触。在第二阶段，滑块9向PI膜一5.1一侧移动(在接触外壳1的底部电极10.3之前)。在第三阶段，滑块9底部的电极10.2与外壳1的低部电极10.3接触。在第四阶段，滑块9向PC膜8一侧移动(在外壳1上方的电极10.3之前)。在每个阶段，电子在相应的电极之间转移，并平衡建立的电位差。在阶段一和阶段三，电荷立即在基板4与PI膜一5.1和PC膜8之间的电极10.1和滑块9上的电极10.2之间转移。在阶段二和阶段四，随着滑块9移动，电荷在基板4与PI膜一5.1和PC膜8之间的电极10.1之间转移。得益于智能电路设计，在所有这四个阶段，电荷在电路中转移，并向外部负载输送电能。
在利用本装置实现波浪能发电的过程中，固定用重物即锚定7通过一绳索6与本装置连接，从而保证本装置不会随着波浪飘离，并固定滑块保证装置在波浪作用下与滑块相对运动。
滑块9上端以及基板4上远离PC膜一8的位置均设有弹簧3，弹簧3另一自由端与外壳1固接；导轨2分别位于外壳1的侧壁面上，并设有供基板4来回滑动的凹槽。
利用弹簧3与滑块9连接，使滑块在运动过程中能够迅速复位，并在波浪能的作用下持续工作。
基板4通过其上下两端分别与凹槽卡接；弹簧3与基板4压接，从而提高滑块9与基板4之间的摩擦力，使得本装置达到较大的发电功率。
为了保证运行过程中电荷转移的顺利进行，从而为其提供通道，将滑块9上的电极10.2设置成突出一部分的形式。
外壳1、基板4以及滑块9均由聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。
本发明提出的装置还包括整流电桥11，整流电桥11与电容12连接，从而实现电能的储存功能。
在本发明中，本装置是多面的，其可以根据实际应用增加为多面接触的形式，以此增加电路中电荷转移的数量。本发明提供的波浪能发电装置，不像现有的波浪能发电需要巨大的成本，也能输出足够的电能。而且不会受天气影响，只要有浪就能使用。这种波浪能发电装置独特的结构使其比其他的摩擦纳米发电机获得超高功率输出和功率密度。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置，包括带外壳的摩擦纳米发电机、锚定，其特征在于：所述外壳套设在摩擦纳米发电机的外部，所述摩擦纳米发电机包括对称分布的基板、分别贴附在基板上的PI膜一和PC膜；还包括悬设在基板之间的滑块，所述滑块外侧面上贴附有PI膜二；所述基板分别与PI膜一、PC膜之间均设有电极一，所述滑块与PI膜二之间设有电极二；所述外壳内设有供基板滑动的导轨；所述锚定与滑块之间通过绳索连接；所述外壳内底部以及外壳与滑块触接位置均设有电极三；在波浪驱动下，滑块与基板上PI膜和PC膜之间来回摩擦产生电能；由于波浪能发电装置特殊的结构，使其电荷转移量增加并实现了超高的功率输出以及平均功率密度；所述滑块上端以及基板上远离PC膜一的位置均设有弹簧，所述弹簧另一自由端与外壳固接，从而提高滑块与基板之间的摩擦力，使基板与滑块在运动过程中能够迅速复位；所述导轨分别位于外壳的侧壁面上，并设有供基板来回滑动的凹槽；所述基板通过其上下两端分别与凹槽卡接。
2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦纳米发电机的高功率输出式波浪能发电装置，其特征在于，滑块上的电极突出一部分，作为接触电极，为运动过程中电荷转移提供通道。
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