CN203219204U - 发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发电系统，用以解决现有技术中的发电系统不能很好的利用波浪、潮汐产生的机械能进行发电的问题。该发电系统包括：发电装置和储能装置，其中，所述发电装置包括：至少一个具有空腔的壳体，所述空腔内设置有至少一个纳米摩擦发电机以及至少一个撞击部件，其中，每个纳米摩擦发电机通过弹性部件设置在所述空腔内部，所述撞击部件能够在所述空腔内自由运动；所述储能装置，与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机输出的电能进行存储。

Description

发电系统

技术领域

本实用新型涉及纳米技术领域，特别涉及一种发电系统。

背景技术

随着科学技术的发展和现代化进程的加快，人类对能源的需求与日俱增，而传统的能源通常为一次性能源，如果过度开采就会面临能源用尽的危机。因此，迫切地需要开发新能源。现有的新能源通常包括波浪能、潮汐能、太阳能和压电能等。

以压电能为例来说，现有的压电发电系统是利用压电材料，将周围环境的振动机械能转换成电能，这是一种新型的发电技术。但是现有的压电发电系统一般不能很好的利用波浪、潮汐产生的机械能进行发电，造成波浪能和潮汐能的浪费。

而且现有的压电发电系统转化效率低，发电量较小，造成收集能量需要较长时间，所以不能高效快捷的实现能量的收集。另外，这种压电发电系统结构复杂，成本较大。

实用新型内容

本实用新型提供了一种发电系统，用以解决现有技术中的发电系统不能很好的利用波浪、潮汐产生的机械能进行发电的问题。

一种发电系统，包括：发电装置和储能装置，其中，所述发电装置包括：至少一个具有空腔的壳体，所述空腔内设置有至少一个纳米摩擦发电机以及至少一个撞击部件，其中，每个纳米摩擦发电机通过弹性部件设置在所述空腔内部，所述撞击部件能够在所述空腔内自由运动；所述储能装置，与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机输出的电能进行存储。

较佳的，所述弹性部件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件的第一端和所述第二弹性件的第一端分别固定在所述空腔的两个内壁上，所述第一弹性件的第二端和所述第二弹性件的第二端之间固定连接所述纳米摩擦发电机，其中，所述两个内壁之间相对平行或垂直。

较佳的，所述弹性部件为两组，其中，第一组弹性部件中的各个弹性部件之间相互平行，第二组弹性部件中的各个弹性部件与所述第一组弹性部件中的各个弹性部件之间相对垂直。

较佳的，所述撞击部件具有椭圆形的底部以及球形的顶部，其中，所述底部和顶部均为自由端。

较佳的，所述底部的体积大于所述顶部的体积，且所述底部的密度大于所述顶部的密度。

较佳的，所述纳米摩擦发电机被所述撞击部件撞击的表面上进一步设置有防护垫片。

较佳的，所述储能装置包括：整流电路、第一开关控制电路、第一直流/直流控制电路以及储能电路；所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压；所述第一开关控制电路与所述整流电路、所述第一直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第一控制信号，将所述第一控制信号输出给所述第一直流/直流控制电路；所述第一直流/直流控制电路与所述整流电路、所述第一开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第一开关控制电路输出的第一控制信号对所述整流电路输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

较佳的，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置还包括：第二开关控制电路和第二直流/直流控制电路；所述第二开关控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第二控制信号，将所述第二控制信号输出给所述第二直流/直流控制电路；所述第二直流/直流控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的第二控制信号对所述太阳能板输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

较佳的，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置包括：第一开关控制电路、整流电路、开关电路、第二开关控制电路、直流/直流控制电路和储能电路；所述第一开关控制电路与所述太阳能板的输出端和所述至少一个纳米摩擦发电机相连，接收所述太阳能板输出的直流电压，根据所述太阳能板输出的直流电压向所述至少一个纳米摩擦发电机输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号；所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲信号进行整流处理得到直流电压；所述开关电路的控制端与所述太阳能板的输出端相连，根据所述太阳能板输出的直流电压控制所述开关电路的输入/输出端与所述太阳能板的输出端或所述整流电路连通；所述第二开关控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到控制信号，将所述控制信号输出给所述直流/直流控制电路；所述直流/直流控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述第二开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的控制信号对所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

较佳的，所述储能电路为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器。

较佳的，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极构成所述纳米摩擦发电机的输出端。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上设有微纳结构。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极接触和分离。

较佳的，所述纳米摩擦发电机进一步包括：设置在所述第二电极和所述第一高分子聚合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层接触和分离。

较佳的，所述纳米摩擦发电机进一步包括：设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层，其中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接触和分离；和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接触和分离。

较佳的，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述居间电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构，所述第一电极和第二电极相连后与所述居间电极层构成所述纳米摩擦发电机的输出端。

较佳的，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接触和分离；和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接触和分离。

本实用新型实施例中，在发电装置的内部设置有纳米摩擦发电机和撞击部件，通过撞击部件与纳米摩擦发电机之间的碰撞，促使纳米摩擦发电机发生机械形变从而产生电能。本实用新型实施例提供的发电系统可应用于海面上，利用波浪能、潮汐能带动撞击部件运动，从而促使纳米摩擦发电机发电。因而实现了利用波浪、潮汐产生的机械能进行发电的技术效果。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例提供的发电系统的整体结构示意图；

图2a示出了本实施例提供的发电装置在一个视角下的立体结构图；

图2b示出了本实施例提供的发电装置在另一个视角下的立体结构图；

图2c示出了本实施例提供的发电装置的一个剖面的结构图；

图2d示出了本实施例提供的发电装置的另一个剖面的结构图；

图2e示出了本实用新型实施例一提供的发电装置具有多个壳体的结构示意图；

图3为本实用新型提供的发电系统的实施例的电路原理示意图；

图4为本实用新型提供的发电系统的另一实施例的电路原理示意图；

图5为本实用新型提供的发电系统的又一实施例的电路原理示意图；

图6a和图6b分别示出了纳米摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图7a和图7b分别示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图7c示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的具有弹性部件作为支撑臂的立体结构示意图；

图8a和图8b分别示出了纳米摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图；

图9a和图9b分别示出了纳米摩擦发电机的第四种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。

具体实施方式

为充分了解本实用新型之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本实用新型做详细说明,但本实用新型并不仅仅限于此。

本实用新型公开了一种发电系统，用以解决现有技术中的发电系统不能很好的利用波浪和、潮汐产生的机械能进行发电的问题。

图1示出了本实用新型实施例提供的发电系统的整体结构示意图。如图1所示，该发电系统包括：发电装置1和储能装置2。其中，发电装置1包括：至少一个具有空腔的壳体，所述空腔内设置有至少一个纳米摩擦发电机12以及至少一个撞击部件13，其中，每个纳米摩擦发电机12通过弹性部件15设置在所述空腔内部，所述撞击部件13能够在所述空腔内自由运动。储能装置2与至少一个纳米摩擦发电机12的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机12输出的电能进行存储。

该发电系统的工作原理是：当发电装置漂浮在水面上时，由于水流的运动将导致发电装置的壳体发生摇晃，从而促使壳体空腔内的撞击部件撞击纳米摩擦发电机，使纳米摩擦发电机产生机械形变，从而产生交流脉冲电信号，储能装置将此交流脉冲电信号进行适当的变换后进行存储，以备外部用电设备的使用。

本实用新型实施例中，通过在发电装置的内部设置纳米摩擦发电机和撞击部件，并通过撞击部件与纳米摩擦发电机之间的碰撞，促使纳米摩擦发电机发生机械形变从而产生电能。本实用新型实施例提供的发电系统可应用于海面或海边上，利用波浪能和潮汐能带动撞击部件运动，从而促使纳米摩擦发电机发电。因而实现了利用利用波浪和/或潮汐产生的机械能进行发电的技术效果。

由于发电装置属于本实用新型的发电系统内部的核心部件，因此，下面将首先通过具体的实施例对本实用新型提供的发电装置的结构和工作原理进行详细介绍。

图2a至图2d示出了本实施例提供的发电装置1的结构示意图。其中，图2a示出了本实施例提供的发电装置1在一个视角下的立体结构图；图2b示出了本实施例提供的发电装置1在另一个视角下的立体结构图；图2c示出了本实施例提供的发电装置1的一个剖面的结构图；图2d示出了本实施例提供的发电装置1的另一个剖面的结构图。

从图2a至图2d中可以看到，该发电装置1包括形状为长方体的壳体11，壳体11内部具有空腔。其中，壳体11也可以是其他形状，例如柱形体（包括圆柱形体、棱柱形体等）以及多边形体等。空腔的内部有六个内壁，为了方便描述，根据壳体的放置方向将空腔内部的六个内壁划分为四个位于侧面的侧壁、一个位于顶面的顶壁以及一个位于底面的底壁。将纳米摩擦发电机12通过弹性部件固定在空腔内部时，该弹性部件可以包括第一弹性件151和第二弹性件152，其中，第一弹性件151和第二弹性件152可以都采用弹簧实现，也可以采用其它形式的弹性件，例如橡皮筋等。第一弹性件151的第一端固定在空腔的一个内壁上，第二弹性件152的第一端固定在空腔的另一个内壁上，第一弹性件151的第二端和第二弹性件152的第二端之间固定连接有纳米摩擦发电机12。通过上述方式，就将纳米摩擦发电机12固定在了空腔的两个内壁之间，这两个内壁通常为侧壁（实际上也可以包括顶壁或底壁），并且这两个内壁之间通常是相互平行的，如图2a至图2d所示，每个纳米摩擦发电机都通过两个弹性件固定在空腔的两个相互平行的侧壁上。在图2a至图2d中，将空腔的四个侧壁依次称作第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，其中，第一侧壁和第三侧壁相互平行，第二侧壁和第四侧壁相互平行，且第一侧壁和第三侧壁垂直于第二侧壁和第四侧壁。从图中可以看到，在第一侧壁和第三侧壁之间通过四个相互平行的弹性部件设置了四个纳米摩擦发电机，在第二侧壁和第四侧壁之间通过两个相互平行的弹性部件设置了两个纳米摩擦发电机（其中一个未示出），其中，上述的四个相互平行的弹性部件也可以称作第一组弹性部件，上述的两个相互平行的弹性部件也可以称作第二组弹性部件，第一组弹性部件和第二组弹性部件之间相互垂直且交错排列。通过这样的方式，就在空腔的各个侧壁之间都设置了纳米摩擦发电机。除了图2a至图2d所描述的方式之外，各个纳米摩擦发电机之间还可以通过其他的方式排布，例如，还可以将其中的一个或多个纳米摩擦发电机分别通过两个弹性件设置在任意两个相邻且相互垂直的侧壁（例如第一侧壁和第二侧壁）上。总之，本实用新型对壳体内的纳米摩擦发电机的数量以及纳米摩擦发电机在空腔内的排布方式不作限定。

撞击部件13为放置在空腔内部的一个活动部件，能够在空腔内自由运动。如图2a至图2d所示，该撞击部件13具有椭圆形的底部131以及球形的顶部132，其中，底部131和顶部132均为能够活动的自由端，换句话说，撞击部件13是通过直接将底部131放置在空腔的底壁上来实现的，因此，撞击部件的底部131与空腔的底壁并不固定。这样一来，当发电装置受到晃动时，撞击部件由于惯性作用将会在空腔内部来回摆动从而撞击纳米摩擦发电机12。为了使撞击部件在摆动时更加灵活，可以将撞击部件设置为不倒翁的形状，因此，撞击部件的底部的体积大于顶部的体积，且底部的密度大于顶部的密度。这样，当发电装置晃动时，撞击部件的底部位移较小，顶部位移较大，且顶部以底部为中心随机晃动并撞击纳米摩擦发电机。

通过上面的方式，就可以在发电装置1随着波浪、潮汐晃动时实现撞击部件对纳米摩擦发电机的撞击，进而促使纳米摩擦发电机将机械能转化为电能。由于本实用新型中通过弹性部件来固定纳米摩擦发电机，因此，当撞击部件撞击纳米摩擦发电机时，弹性部件将发生形变并来回震荡，从而带动纳米摩擦发电机持续震荡，进而持续撞击与纳米摩擦发电机相邻的内壁，实现持续发电的效果。

可选地，为了防止纳米摩擦发电机因过度摩擦而损坏，还可以在纳米摩擦发电机被撞击部件撞击的表面上进一步设置防护垫片。而且，也可以在纳米摩擦发电机与壳体内壁相对的表面上进一步设置防护垫片。另外，为了防止纳米摩擦发电机被海水腐蚀，还可以对纳米摩擦发电机进行塑封处理。

具体设置时，可以根据需要灵活设置撞击部件的尺寸。撞击部件的尺寸过大，将导致撞击部件在空腔内部活动时不够灵活；撞击部件的尺寸过小，将导致撞击部件无法撞击到全部的纳米摩擦发电机。优选地，可以将撞击部件的底部尺寸设置为略小于空腔的一个内壁的长度，将撞击部件的整体高度设置为略小于空腔的一个内壁的高度。相应地，在设置纳米摩擦发电机时，可以将纳米摩擦发电机设置在方便撞击部件撞击的部位上，例如，设置在较靠近撞击部件的顶部的位置。

另外，撞击部件也可以采用其他的形式实现，例如，也可以通过一个放置在空腔内部，可以自由滚动的撞击球实现，这时，可以将纳米摩擦发电机设置在四个侧壁上能够被撞击球撞击的位置上，并且可以根据撞击球的直径来调整纳米摩擦发电机的设置高度，以使撞击效果最佳。

撞击部件的形状并不限于上面描述的几种方式，本领域技术人员还可以根据需要对撞击部件的形状做各种变形，只要能够实现撞击效果即可。例如，撞击部件还可以是方形、菱形或三角形等。而且，撞击部件的个数也可以为多个，以便于使撞击部位更加全面。

进一步地，本实施例中的壳体11的数量也可以为多个，如图2e所示，可以将多个壳体按照一定的顺序进行排列，多个壳体11之间通过导线16串联或并联，以进一步提高发电效果。多个壳体内部的纳米摩擦发电机通过线缆17连接。

在上述实施例中，当纳米摩擦发电机为多个时，这多个纳米摩擦发电机之间可以串联，也可以并联，其中，当纳米摩擦发电机并联时可提高电流的输出强度，而纳米摩擦发电机串联时可提高电压的输出大小，从而能够解决单个纳米摩擦发电机输出的电流或电压大小不能满足需求的问题。为了同时获得上述优势，也可以考虑将一部分纳米摩擦发电机并联，将另一部分纳米摩擦发电机串联。

在本实施例中，由于撞击部件的运动方向是随机的，因此，该发电装置尤其适用于晃动方向为非固定方向的情况。

通过上述两个实施例介绍完发电装置的具体结构之后，基于上述发电装置的具体结构，下面将进一步介绍整个发电系统的结构和工作原理。

图3为本实用新型提供的发电系统的一实施例的电路原理示意图。如图3所示，储能装置包括：整流电路30、第一开关控制电路31、第一直流/直流控制电路32以及储能电路33。其中，整流电路30与纳米摩擦发电机10的输出端相连，整流电路30接收纳米摩擦发电机10输出的交流脉冲电信号，对该交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压U1；第一开关控制电路31与整流电路30、第一直流/直流控制电路32和储能电路33相连，第一开关控制电路31接收整流电路30输出的直流电压U1和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2，根据该直流电压U1和瞬时充电电压U2得到第一控制信号S1，将第一控制信号S1输出给第一直流/直流控制电路32；第一直流/直流控制电路32与整流电路30、第一开关控制电路31和储能电路33相连，第一直流/直流控制电路32根据第一开关控制电路31输出的第一控制信号S1对整流电路30输出的直流电压U1进行转换处理输出给储能电路33充电，得到瞬时充电电压U2。

图3所示的发电系统的工作原理是：当外力作用于纳米摩擦发电机10时，会使纳米摩擦发电机10发生机械形变，从而产生交流脉冲电信号。整流电路30接收到该交流脉冲电信号后，对其进行整流处理，得到单向脉动的直流电压U1。第一开关控制电路31接收整流电路30输出的直流电压U1和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2后，将直流电压U1和瞬时充电电压U2分别与储能电路33的充满电压U0进行比较，如果直流电压U1高于充满电压U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0，此时第一开关控制电路31输出第一控制信号S1，控制第一直流/直流控制电路32将整流电路30输出的直流电压U1进行降压处理，输出给储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2；如果直流电压U1低于等于充满电压U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0，此时第一开关控制电路31输出第一控制信号S1，控制第一直流/直流控制电路32将整流电路30输出的直流电压U1进行升压处理，输出给储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2；又如果瞬时充电电压U2等于或短时高于充满电压U0，不管直流电压U1高于或低于充满电压U0，此时第一开关控制电路31输出第一控制信号S1，控制第一直流/直流控制电路32使其停止为储能电路33充电。上述控制方式仅为一个具体的例子，本实用新型对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。

可选地，储能电路33可以为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器等储能元件。

在上述实施例提供的发电系统中，纳米摩擦发电机作为利用波浪能、潮汐能发电的发电装置的核心部件能够将波浪能、潮汐能转化为电能，储能装置对该电能进行储存，实现了利用波浪能、潮汐能发电。而且，由于纳米摩擦发电机本身的发电效率很高，使整个波浪能、潮汐能发电系统有很高的发电效率，再加上高效的设计结构，实现了一个最佳的发电效率。同时，该发电系统的核心部件生产便捷，而且形状、尺寸不仅可以加工至微小化，实现波浪能、潮汐能发电系统的微型化；也可以加工至较大尺寸，实现高功率发电。另外，由于纳米摩擦发电机微型化、薄膜化，进而使得整个发电系统重量减小，同时成本得到了极大的降低。

进一步的，本实用新型所提供的上述发电系统的发电装置还可以包括太阳能板，将波浪能、潮汐能发电系统和太阳能发电系统组合起来使用，实现波浪能、潮汐能和太阳能的多重收集利用。

图4为本实用新型提供的发电系统的另一实施例的电路原理示意图。图4所示的发电系统与图3所示发电系统的区别之处在于增加了太阳能板40，储能装置进一步包括第二开关控制电路41和第二直流/直流控制电路42。上述的太阳能板40可以设置在发电装置壳体外侧的顶面上。

其中第二开关控制电路41与太阳能板40的输出端、第二直流/直流控制电路42和储能电路33相连，第二开关控制电路41接收太阳能板40输出的直流电压U3和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2，根据直流电压U3和瞬时充电电压U2得到第二控制信号S2，将第二控制信号S2输出给第二直流/直流控制电路42。第二直流/直流控制电路42与太阳能板40的输出端、第二开关控制电路41和储能电路33相连，第二直流/直流控制电路42根据第二开关控制电路41输出的第二控制信号S2对太阳能板40输出的直流电压U3进行转换处理输出给储能电路33充电，得到瞬时充电电压U2。

上述电路的工作原理是：当太阳光照射到太阳能板40上时，太阳能板40会将光能转换为直流电能，输出直流电压U3。第二开关控制电路41接收太阳能板40输出的直流电压U3和储能电路33反馈的瞬时充电电压U2后，将直流电压U3和瞬时充电电压U2分别与储能电路33的充满电压U0进行比较，如果直流电压U3高于充满电压U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0，此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2，控制第二直流/直流控制电路42将太阳能板40输出的直流电压U3进行降压处理，输出给储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2；如果直流电压U3低于等于充满电压U0且瞬时充电电压U2低于充满电压U0，此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2，控制第二直流/直流控制电路42将太阳能板40输出的直流电压U3进行升压处理，输出给储能电路33进行充电，得到瞬时充电电压U2；又如果瞬时充电电压U2等于或短时高于充满电压U0，不管直流电压U3高于或低于充满电压U0，此时第二开关控制电路41输出第二控制信号S2，控制第二直流/直流控制电路42使其停止为储能电路33充电。上述控制方式仅为一个具体的例子，本实用新型对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。

图4所示的发电系统的特点是采用太阳能板和纳米摩擦发电机同时为储能电路进行充电，其中纳米摩擦发电机收集波浪能、潮汐能，太阳能板收集太阳能，这两个高效率的系统叠加在一起，使整个系统的效率得以大幅度的提升。

图5为本实用新型提供的发电系统的又一实施例的电路原理示意图。如图5所示，该发电系统的发电装置除了包括上述纳米摩擦发电机及其相关部件以外，还包括太阳能板50；进一步的，储能装置包括：第一开关控制电路51、整流电路52、开关电路53、第二开关控制电路54、直流/直流控制电路55和储能电路56。

其中第一开关控制电路51与太阳能板50的输出端、纳米摩擦发电机10相连，第一开关控制电路51接收太阳能板50输出的直流电压U4，根据直流电压U4向纳米摩擦发电机10输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号S3。整流电路52与纳米摩擦发电机10的输出端相连，整流电路52接收纳米摩擦发电机10输出的交流脉冲电信号，对该交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压U5。开关电路53的控制端与太阳能板50的输出端相连，根据太阳能板50输出的直流电压U4控制开关电路53的输入/输出端与太阳能板50的输出端或整流电路52连通。如果开关电路53的输入/输出端与太阳能板50的输出端连通，那么开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6等于U4；如果开关电路53的输入/输出端与整流电路52连通，那么开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6等于U5。第二开关控制电路54与开关电路53的输入/输出端、直流/直流控制电路55和储能电路56相连，第二开关控制电路54接收开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6和储能电路56反馈的瞬时充电电压U7，根据直流电压U6和瞬时充电电压U7得到控制信号S4，将控制信号S4输出给直流/直流控制电路55。直流/直流控制电路55与开关电路53的输入/输出端、第二开关控制电路54和储能电路56相连，根据第二开关控制电路54输出的控制信号S4对开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6进行转换处理输出给储能电路56充电，得到瞬时充电电压U7。

该发电系统的工作原理是：当太阳光照射到太阳能板50上时，太阳能板50会将光能转换为直流电能，输出直流电压U4。开关电路53的控制端和第一开关控制电路51会同时接收到该直流电压U4，将直流电压U4与预先配置在开关电路53和第一开关控制电路51中的工作电压U’进行比较，如果U4大于或等于U’，开关电路53控制其输入/输出端与太阳能板50的输出端连通，与此同时第一开关控制电路51向纳米摩擦发电机10输出用于控制纳米摩擦发电机10停止工作的控制信号S3；如果U4小于U’，第一开关控制电路51向纳米摩擦发电机10输出用于控制纳米摩擦发电机10继续工作的控制信号S3，与此同时开关电路53控制其输入/输出端与整流电路52连通。第二开关控制电路54接收开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6和储能电路56反馈的瞬时充电电压U7后，将直流电压U6和瞬时充电电压U7分别与储能电路56的充满电压U0进行比较，如果直流电压U6高于充满电压U0且瞬时充电电压U7低于充满电压U0，此时第二开关控制电路54输出控制信号S4，控制直流/直流控制电路55将开关电路53的输入/输出端输出的直流电压U6进行降压处理，输出给储能电路56进行充电，得到瞬时充电电压U7；如果直流电压U6低于等于充满电压U0且瞬时充电电压U7低于充满电压U0，此时第二开关控制电路54输出控制信号S4，控制直流/直流控制电路55将直流电压U6进行升压处理，输出给储能电路56进行充电，得到瞬时充电电压U7；又如果瞬时充电电压U7等于或短时高于充满电压U0，不管直流电压U6高于或低于充满电压U0，此时第二开关控制电路54输出控制信号S4，控制直流/直流控制电路55使其停止为储能电路56充电。上述控制方式仅为一个具体的例子，本实用新型对此不做限制，也可采用其他的控制方式为储能电路充电。

可选地，储能电路56可以为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器等储能元件。

图5所示的发电系统的特点是采用太阳能板和纳米摩擦发电机交替为储能电路进行充电，其中纳米摩擦发电机收集波浪能、潮汐能，太阳能板收集太阳能。这种电路设计灵活，能够根据实际情况自动切换，在太阳能充足的情况下，采用太阳能板为储能电路进行充电，并且使纳米摩擦发电机停止工作，延长了纳米摩擦发电机及整流电路的使用寿命；在太阳能不足的情况下，采用纳米摩擦发电机为储能电路进行充电，大大提高了整个系统的发电效率。

下面将详细介绍发电系统中的纳米摩擦发电机的结构和工作原理。

纳米摩擦发电机的第一种结构如图6a和图6b所示。图6a和图6b分别示出了纳米摩擦发电机的第一种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极61，第一高分子聚合物绝缘层62，以及第二电极63。具体地，第一电极61设置在第一高分子聚合物绝缘层62的第一侧表面上；且第一高分子聚合物绝缘层62的第二侧表面与第二电极63的表面接触摩擦并在第二电极63和第一电极61处感应出电荷。因此，上述的第一电极61和第二电极63构成纳米摩擦发电机的两个输出端。

为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，在第一高分子聚合物绝缘层62的第二侧表面（即相对第二电极63的面上）进一步设有微纳结构64。因此，当纳米摩擦发电机受到挤压时，第一高分子聚合物绝缘层62与第二电极63的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极61和第二电极63处感应出较多的电荷。由于上述的第二电极63主要用于与第一高分子聚合物绝缘层62摩擦，因此，第二电极63也可以称之为摩擦电极。

上述的微纳结构64具体可以采取如下两种可能的实现方式：第一种方式为，该微纳结构是微米级或纳米级的非常小的凹凸结构。该凹凸结构能够增加摩擦阻力，提高发电效率。所述凹凸结构能够在薄膜制备时直接形成，也能够用打磨的方法使第一高分子聚合物绝缘层的表面形成不规则的凹凸结构。具体地，该凹凸结构可以是半圆形、条纹状、立方体型、四棱锥型、或圆柱形等形状的凹凸结构。第二种方式为，该微纳结构是纳米级孔状结构，此时第一高分子聚合物绝缘层所用材料优选为聚偏氟乙烯（PVDF），其厚度为0.5-1.2mm（优选1.0mm），且其相对第二电极的面上设有多个纳米孔。其中，每个纳米孔的尺寸，即宽度和深度，可以根据应用的需要进行选择，优选的纳米孔的尺寸为：宽度为10-100nm以及深度为4-50μm。纳米孔的数量可以根据需要的输出电流值和电压值进行调整，优选的这些纳米孔是孔间距为2-30μm的均匀分布，更优选的平均孔间距为9μm的均匀分布。

下面具体介绍一下图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的工作原理。当该纳米摩擦发电机的各层受到挤压时，纳米摩擦发电机中的第二电极63与第一高分子聚合物绝缘层62表面相互摩擦产生静电荷，静电荷的产生会使第一电极61和第二电极63之间的电容发生改变，从而导致第一电极61和第二电极63之间出现电势差。由于第一电极61和第二电极63作为纳米摩擦发电机的输出端与储能装置连接，储能装置构成纳米摩擦发电机的外电路，纳米摩擦发电机的两个输出端之间相当于被外电路连通。当该纳米摩擦发电机的各层恢复到原来状态时，这时形成在第一电极和第二电极之间的内电势消失，此时已平衡的第一电极和第二电极之间将再次产生反向的电势差。通过反复摩擦和恢复，就可以在外电路中形成周期性的交流脉冲电信号。

根据实用新型人的研究发现，金属与高分子聚合物摩擦，金属更易失去电子，因此采用金属电极与高分子聚合物摩擦能够提高能量输出。因此，相应地，在图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机中，第二电极由于需要作为摩擦电极（即金属）与第一高分子聚合物进行摩擦，因此其材料可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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。第一电极由于不需要进行摩擦，因此，除了可以选用上述罗列的第二电极的材料之外，其他能够制作电极的材料也可以应用，也就是说，第一电极除了可以选自金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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、铌合金或钽合金之外，还可以选自铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜等非金属材料。

在图6a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层与第二电极是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层与第二电极之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚合物绝缘层与第二电极的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层与第二电极之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层与第二电极接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层与第二电极分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

纳米摩擦发电机的第二种结构如图7a和图7b所示。图7a和图7b分别示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。该纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极71，第一高分子聚合物绝缘层72，第二高分子聚合物绝缘层74以及第二电极73。具体地，第一电极71设置在第一高分子聚合物绝缘层72的第一侧表面上；第二电极73设置在第二高分子聚合物绝缘层74的第一侧表面上；其中，第一高分子聚合物绝缘层72的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层74的第二侧表面接触摩擦并在第一电极71和第二电极73处感应出电荷。其中，第一电极71和第二电极73构成纳米摩擦发电机的两个输出端。

为了提高纳米摩擦发电机的发电能力，第一高分子聚合物绝缘层72和第二高分子聚合物绝缘层74相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。在图7b中，第一高分子聚合物绝缘层72的面上设有微纳结构75。因此，当纳米摩擦发电机受到挤压时，第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74的相对表面能够更好地接触摩擦，并在第一电极71和第二电极73处感应出较多的电荷。上述的微纳结构可参照上文的描述，此处不再赘述。

图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的工作原理与图6a和图6b所示的纳米摩擦发电机的工作原理类似。区别仅在于，当图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的各层受到挤压时，是由第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74的表面相互摩擦来产生静电荷的。因此，关于图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机的工作原理此处不再赘述。

图7a和图7b所示的纳米摩擦发电机主要通过聚合物（第一高分子聚合物绝缘层）与聚合物（第二高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来产生电信号。

在这种结构中，第一电极和第二电极所用材料可以是铟锡氧化物、石墨烯、银纳米线膜、金属或合金，其中金属可以是金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨或钒；合金可以是铝合金、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。上述两种结构中，第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层分别选自聚酰亚胺薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯二甲酸二烯丙酯薄膜、纤维（再生）海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的一种。其中，在第二种结构中，原则上第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果两层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小。因此优选地，第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质不同。

在图7a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74之间可以设置有多个弹性部件，图7c示出了纳米摩擦发电机的第二种结构的具有弹性部件作为支撑臂的立体结构示意图，如图7c所示，弹性部件可选为弹簧70，这些弹簧70分布在第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧70被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧70弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层72与第二高分子聚合物绝缘层74分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

除了上述两种结构外，纳米摩擦发电机还可以采用第三种结构实现，如图8a和图8b所示。图8a和图8b分别示出了纳米摩擦发电机的第三种结构的立体结构示意图和剖面结构示意图。从图中可以看出，第三种结构在第二种结构的基础上增加了一个居间薄膜层，即：第三种结构的纳米摩擦发电机包括依次层叠设置的第一电极81、第一高分子聚合物绝缘层82、居间薄膜层80、第二高分子聚合物绝缘层84以及第二电极83。具体地，第一电极81设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第一侧表面上；第二电极83设置在第二高分子聚合物绝缘层84的第一侧表面上，且居间薄膜层80设置在第一高分子聚合物绝缘层82的第二侧表面和第二高分子聚合物绝缘层84的第二侧表面之间。其中，所述居间薄膜层80和第一高分子聚合物绝缘层82相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构85，和/或所述居间薄膜层80和第二高分子聚合物绝缘层84相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构85，关于微纳结构85的具体设置方式可参照上文描述，此处不再赘述。

图8a和图8b所示的纳米摩擦发电机的材质可以参照前述的第二种结构的纳米摩擦发电机的材质进行选择。其中，居间薄膜层也可以选自透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和液晶高分子聚合物（LCP）中的任意一种。其中，所述第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材料优选透明高聚物聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）；其中，所述居间薄膜层的材料优选聚二甲基硅氧烷（PDMS）。上述的第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层的材质可以相同，也可以不同。但是，如果三层高分子聚合物绝缘层的材质都相同，会导致摩擦起电的电荷量很小，因此，为了提高摩擦效果，居间薄膜层的材质不同于第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层，而第一高分子聚合物绝缘层与第二高分子聚合物绝缘层的材质则优选相同，这样，能减少材料种类，使本实用新型的制作更加方便。

在图8a和图8b所示的实现方式中，居间薄膜层80是一层聚合物膜，因此实质上与图7a和图7b所示的实现方式类似，仍然是通过聚合物（居间薄膜层）和聚合物（第二高分子聚合物绝缘层）之间的摩擦来发电的。其中，居间薄膜层容易制备且性能稳定。

如果在居间薄膜层和第一高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，在图8a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

如果在居间薄膜层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构，在图8a所示的结构中，第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层的外侧边缘，用于形成第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间薄膜层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

可选地，弹性部件可以同时设置在居间薄膜层与第一高分子聚合物绝缘层、居间薄膜层与第二高分子聚合物绝缘层之间。

另外，纳米摩擦发电机还可以采用第四种结构来实现，如图9a和图9b所示，包括:依次层叠设置的第一电极91，第一高分子聚合物绝缘层92，居间电极层90，第二高分子聚合物绝缘层94和第二电极93；其中，第一电极91设置在第一高分子聚合物绝缘层92的第一侧表面上；第二电极93设置在第二高分子聚合物绝缘层94的第一侧表面上，居间电极层90设置在第一高分子聚合物绝缘层92的第二侧表面与第二高分子聚合物绝缘层94的第二侧表面之间。其中，第一高分子聚合物绝缘层92相对居间电极层90的面和居间电极层90相对第一高分子聚合物绝缘层92的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示）；和/或，第二高分子聚合物绝缘层94相对居间电极层90的面和居间电极层90相对第二高分子聚合物绝缘层94的面中的至少一个面上设置有微纳结构（图未示）。在这种方式中，通过居间电极层90与第一高分子聚合物绝缘层92和第二高分子聚合物绝缘层94之间摩擦产生静电荷，由此将在居间电极层90与第一电极91和第二电极93之间产生电势差，此时，第一电极91和第二电极93串联为纳米摩擦发电机的一个输出端；居间电极层90为纳米摩擦发电机的另一个输出端。

在图9a和图9b所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层、第二高分子聚合物绝缘层、第一电极和第二电极的材质可以参照前述的第二种结构的纳米摩擦发电机的材质进行选择。居间电极层可以选择导电薄膜、导电高分子、金属材料，金属材料包括纯金属和合金，纯金属选自金、银、铂、钯、铝、镍、铜、钛、铬、硒、铁、锰、钼、钨、钒等，合金可以选自轻合金（铝合金、钛合金、镁合金、铍合金等）、重有色合金（铜合金、锌合金、锰合金、镍合金等）、低熔点合金（铅、锡、镉、铋、铟、镓及其合金）、难熔合金（钨合金、钼合金、铌合金、钽合金等）。居间电极层的厚度优选100μm-500μm，更优选200μm。

如果第一高分子聚合物绝缘层相对居间电极层的面和居间电极层相对第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设置有微纳结构，在图9a所示的结构中，第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层的外侧边缘，用于形成第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第一高分子聚合物绝缘层与居间电极层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

如果第二高分子聚合物绝缘层相对居间电极层的面和居间电极层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设置有微纳结构，在图9a所示的结构中，第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层是正对贴合，并通过外侧边缘的胶布粘贴在一起的，但本实用新型不仅限于此。第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间可以设置有多个弹性部件，例如弹簧，这些弹簧分布在第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层的外侧边缘，用于形成第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层之间的弹性支撑臂。当外力作用于纳米摩擦发电机时，纳米摩擦发电机受到挤压，弹簧被压缩，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层接触形成摩擦界面；当外力消失时，弹簧弹起，使得第二高分子聚合物绝缘层与居间电极层分离，纳米摩擦发电机恢复到原来的状态。

可选地，弹性部件可以同时设置在居间电极层与第一高分子聚合物绝缘层、居间电极层与第二高分子聚合物绝缘层之间。

本实用新型提供的采用纳米摩擦发电机的波浪能、潮汐能发电系统及其与太阳能组合的发电系统实现了波浪能、潮汐能和太阳能的多重收集利用，这不仅节约了能源，而且清洁环保，保护了环境。对于采用纳米摩擦发电机的波浪能、潮汐能发电系统，由于纳米摩擦发电机本身的发电效率很高，而使整个波浪能、潮汐能发电系统有很高的发电效率，再加上高效的设计结构，实现了一个最佳的发电效率。

本实用新型的采用纳米摩擦发电机的波浪能、潮汐能发电系统的结构可以设计成多种形式，可以根据应用场所的不同选择不同的结构设计，扩大了波浪能、潮汐能发电系统的应用范围。

本实用新型提供的发电系统实现了纳米摩擦发电机收集波浪能发电、潮汐能发电与太阳能发电的结合，多个高效率的子系统的叠加，使整个系统的效率得到大幅度的提高。另外还提供了一种储能装置，该储能装置设计灵活，能自动进行切换，不仅可以同时储存纳米摩擦发电机收集波浪能所发的电与太阳能发的电，还可以交替储存纳米摩擦发电机收集波浪能所发的电与太阳能发的电，操作简单。

本实用新型提供的发电系统中将纳米摩擦发电机设置于壳体中，壳体是一个封闭的结构，可以防止海水腐蚀纳米摩擦发电机和电路等内部部件，使得发电系统实现长寿命发电。

本领域技术人员可以理解，虽然上述说明中，为便于理解，对方法的步骤采用了顺序性描述，但是应当指出，对于上述步骤的顺序并不作严格限制。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

还可以理解的是，附图或实施例中所示的装置结构仅仅是示意性的，表示逻辑结构。其中作为分离部件显示的模块可能是或者可能不是物理上分开的，作为模块显示的部件可能是或者可能不是物理模块。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种发电系统，其特征在于，包括：发电装置和储能装置，其中，

所述发电装置包括：至少一个具有空腔的壳体，所述空腔内设置有至少一个纳米摩擦发电机以及至少一个撞击部件，其中，每个纳米摩擦发电机通过弹性部件设置在所述空腔内部，所述撞击部件能够在所述空腔内自由运动；

所述储能装置，与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，用于对所述纳米摩擦发电机输出的电能进行存储。

2.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述弹性部件包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件的第一端和所述第二弹性件的第一端分别固定在所述空腔的两个内壁上，所述第一弹性件的第二端和所述第二弹性件的第二端之间固定连接所述纳米摩擦发电机，其中，所述两个内壁之间相对平行或垂直。

3.如权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述弹性部件为两组，其中，第一组弹性部件中的各个弹性部件之间相互平行，第二组弹性部件中的各个弹性部件与所述第一组弹性部件中的各个弹性部件之间相对垂直。

4.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述撞击部件具有椭圆形的底部以及球形的顶部，其中，所述底部和顶部均为自由端。

5.如权利要求4所述的发电系统，其特征在于，所述底部的体积大于所述顶部的体积，且所述底部的密度大于所述顶部的密度。

6.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机被所述撞击部件撞击的表面上进一步设置有防护垫片。

7.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述储能装置包括：整流电路、第一开关控制电路、第一直流/直流控制电路以及储能电路；

所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲电信号进行整流处理得到直流电压；

所述第一开关控制电路与所述整流电路、所述第一直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述整流电路输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第一控制信号，将所述第一控制信号输出给所述第一直流/直流控制电路；

所述第一直流/直流控制电路与所述整流电路、所述第一开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第一开关控制电路输出的第一控制信号对所述整流电路输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

8.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置还包括：第二开关控制电路和第二直流/直流控制电路；

所述第二开关控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述太阳能板输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到第二控制信号，将所述第二控制信号输出给所述第二直流/直流控制电路；

所述第二直流/直流控制电路与所述太阳能板的输出端、所述第二开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的第二控制信号对所述太阳能板输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

9.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电装置还包括：太阳能板；所述储能装置包括：第一开关控制电路、整流电路、开关电路、第二开关控制电路、直流/直流控制电路和储能电路；

所述第一开关控制电路与所述太阳能板的输出端和所述至少一个纳米摩擦发电机相连，接收所述太阳能板输出的直流电压，根据所述太阳能板输出的直流电压向所述至少一个纳米摩擦发电机输出用于控制纳米摩擦发电机是否工作的控制信号；

所述整流电路与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出端相连，接收所述至少一个纳米摩擦发电机输出的交流脉冲电信号并对所述交流脉冲信号进行整流处理得到直流电压；

所述开关电路的控制端与所述太阳能板的输出端相连，根据所述太阳能板输出的直流电压控制所述开关电路的输入/输出端与所述太阳能板的输出端或所述整流电路连通；

所述第二开关控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述直流/直流控制电路和所述储能电路相连，接收所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压，根据所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压和所述储能电路反馈的瞬时充电电压得到控制信号，将所述控制信号输出给所述直流/直流控制电路；

所述直流/直流控制电路与所述开关电路的输入/输出端、所述第二开关控制电路和所述储能电路相连，根据所述第二开关控制电路输出的控制信号对所述开关电路的输入/输出端输出的直流电压进行转换处理输出给所述储能电路充电，得到瞬时充电电压。

10.根据权利要求7或8或9所述的发电系统，其特征在于，所述储能电路为锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池或超级电容器。

11.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极构成所述纳米摩擦发电机的输出端。

12.根据权利要求11所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面上设有微纳结构。

13.根据权利要求12所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二电极接触和分离。

14.根据权利要求13所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机进一步包括：设置在所述第二电极和所述第一高分子聚合物绝缘层之间的第二高分子聚合物绝缘层，所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面相对设置。

15.根据权利要求14所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和第二高分子聚合物绝缘层相对设置的两个面中的至少一个面上设有微纳结构。

16.根据权利要求15所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层之间设置有多个弹性部件，所述弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层与所述第二高分子聚合物绝缘层接触和分离。

17.根据权利要求14所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机进一步包括：设置在所述第一高分子聚合物绝缘层和所述第二高分子聚合物绝缘层之间的居间薄膜层，其中，所述居间薄膜层为聚合物薄膜层，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间薄膜层的面和居间薄膜层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构。

18.根据权利要求17所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接触和分离；

和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间薄膜层接触和分离。

19.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述纳米摩擦发电机包括：依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，居间电极层，第二高分子聚合物绝缘层以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；所述第二电极设置在所述第二高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上，所述居间电极层设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面与所述第二高分子聚合物绝缘层的第二侧表面之间，且所述第一高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对于第一高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上和/或所述第二高分子聚合物绝缘层相对所述居间电极层的面和居间电极层相对第二高分子聚合物绝缘层的面中的至少一个面上设有微纳结构，所述第一电极和第二电极相连后与所述居间电极层构成所述纳米摩擦发电机的输出端。

20.根据权利要求19所述的发电系统，其特征在于，所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第一高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接触和分离；

和/或，所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层之间设置有多个弹性部件，该弹性部件用于在外力的作用下控制所述第二高分子聚合物绝缘层和所述居间电极层接触和分离。

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