[发明专利]一种摩擦式静电发电单元及其在海洋能采集中的应用

说明书

本发明提供一种摩擦式静电发电单元，包括交替布置的第一基板和第二基板，第一基板和第二基板均开有同轴的中心通孔，所述直杆竖直插于第一基板和第二基板的中心通孔内，基板的上下两面都有介电材料，且介电材料极性相反，当所述摩擦式静电发电单元发生晃动时，直杆推动第二基板，使得发生相对移动，使第一基板和第二基板之间介电材料发生摩擦，产生电荷，第一基板和第二基板上的金属电极的连接，使得电荷移动，即形成电流，机械能转换成电能。摩擦式静电发电单元可用于与海洋能采集中，收集海水流动的机械能并将收集的机械能转换为电能进行存储或者为用电设备供电，为海洋勘探设备提供一种全新的环保绿色能源。

技术领域

本发明涉及一种摩擦式静电发电单元及其在海洋能采集中的应用。

背景技术

21世纪是海洋世纪，世界范围内对海洋开发的规模不断扩大，海洋生物资源开发、海底矿产资源开发、海洋空间利用和海洋环境保护等等都有非常巨大的潜力。海洋观测仪器是技术密集、知识密集和资金密集的高技术领域之一，是海洋信息产业的支柱，但是用电设备的供能问题一定程度上限制了海洋开发的发展。特别是需要长期服役的设备，定期更换电池或者搭建电线都会造成成本上升和引发诸多不便。

海洋本身就蕴藏着巨大的机械能，海水经常性地经历着复杂的运动，洋流、海浪等等，这些海水运动是普遍存在无法避免的，但是近年来俘能器发展快速，以及一些震动俘能器应用的提出，使得摩擦式静电发电装置在海水机械能收集再利用和自供能上的应用成为可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种摩擦式静电发电单元及其在海洋能采集中的应用，能将海水流动的机械能转化为电能。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种摩擦式静电发电单元，包括外壳，内部一直杆通过万向轴连接于外壳顶部中心，所述直杆下端连有配重物；外壳内部还设置有多个第一基板和第二基板，第一基板和第二基板上下交替布置；第一基板外径与外壳内径相同，外周与外壳内壁固定；第一基板和第二基板均开有同轴的中心通孔，所述直杆竖直插于第一基板和第二基板的中心通孔内，且所述第二基板的中心通孔与直杆间隙配合，第一基板上的中心通孔孔径大于所述第二基板上中心通孔的孔径；

所述第一基板和第二基板的上下两面均有介电材料，且第一基板上的介电材料和第二基板上的介电材料极性相反，在介电材料和基板之间还有一层金属电极，所述第一基板上的金属电极和第二基板上的金属电极构成发电单元的正负极；当所述摩擦式静电发电单元发生晃动时，直杆推动第二基板，使得第一基板和第二基板发生相对移动，使第一基板和第二基板之间介电材料发生摩擦，产生电荷，通过金属电极输出电能。

进一步地，同一基板上的介电材料和金属电极均设置为多个同心圆结构；多个同心圆处的金属电极依次串联。

进一步地，外壳采用高分子防水材料封装。

本发明还涉及上述摩擦式静电发电单元在海洋能采集中的应用。

进一步地，所述外壳顶部有十字形挡水板，以获得更好的挡水效果。

本发明的有益效果是：本发明将栅格式的摩擦式静电发电单元进行串并联设计，与电源控制装置一起，内置于圆柱形外壳中，悬浮在海水中，将海水流动引起的装置整体震动机械能转化为电能，经过电源控制集成系统的稳压、变压处理，对海洋勘探各种用电设备进行供电或者进行电能储存，本发明的发电装置所产生的电能完全能够为浮标检测系统等海洋观测仪器提供足够的电能，还具备电能储存装置，当产生电能富余时能够及时进行存储，保证系统的持续供电，为海洋设备提供一种全新的环保绿色能源。

附图说明

图1是本发明整体三维效果图。

图2是摩擦式静电发电单元初始状态时的三维截面图。

图3是摩擦式静电发电单元有一定位移时的三维截面图。