[发明专利]一种波浪能采集摩擦发电装置及其制造方法

说明书

本发明公开了一种波浪能采集摩擦发电装置及其制造方法，涉及新材料及新能源技术领域，其中，波浪能采集摩擦发电装置包括：方形壳体、独立层模块及接触分离模块。本申请中，通过将独立层模块和接触分离模块相结合，利用独立层模块带动接触分离模块的器件动作，能够有效地提高机械能的转换效率；在波浪驱动旋转轴转动使得滑块发电单元产生电能；由于滑动板受到三棱柱的往复挤压，从而能够带动折纸发电单元产生电能，从而利于提高海浪能发电的功率密度；该发电装置的结构简单、成本低、能量转换效率高。

技术领域

本发明涉及新材料及新能源技术领域，特别涉及一种波浪能采集摩擦发电装置及其制造方法。

背景技术

相关技术中，面对人类发展对能源需求的日益增加和大规模使用化石能源带来的环境污染，发展具有可再生的绿色清洁能源已成为人类可持续发展的重中之重。在我们日常生活的周边环境中采集可再生、清洁的能源，构建绿色、无污染、可再生的能源系统，是人类可持续发展的重要组成部分。储量大、分布广的水动能是大规模应用的丰富来源，并且相对于太阳能和风能之类的清洁能源，水动能对季节、昼夜和天气等外在条件的变化的依赖性小得多。尤其是水波能，它包含着巨大的动能储备，但却没有得到有效地利用。此外，虽然传统的电磁发电机(EMG)已成为机械能采集技术的主流，但由于海浪的频率较低，仅通过EMG需要高频工作条件才能有效地将波浪能转化为电能，并且价格高、体积大，难以有效收集海浪能。

2012年，基于摩擦起电和静电感应的摩擦纳米发电机(TENG)被开发用于收集机械能，当两种不同材料在外力驱动下互相接触时，两种材料的表面会感应出电性相反、电量相等的静电荷；在外力作用下两个接触表面发生分离时，两种静电荷的分离而产生的电势差会驱动电子在分别附着于两种材料的表面电极之间流动，从而产生电流输出。基于材料选择范围广、成本低、重量轻、低频高效等优点，广泛应用于自供电传感器、微纳能源、高压源等领域。TENG被认为是最有潜力的大规模波浪能收集技术之一,这可以通过构建海面漂浮的波浪能收集装置来实现。通过合理的结构设计，尽可能多地通过TENG来提高海浪能收集装置的功率密度是一个重要的研究方向。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种波浪能采集摩擦发电装置，通过将摩擦纳米发电机与波浪能发电技术相结合，将低频波浪运动转化为电能输出，能够提高海浪能发电的功率密度。

本发明还提出一种波浪能采集摩擦发电装置的制造方法。

根据本发明的一方面实施例的波浪能采集摩擦发电装置，包括：方形壳体，具有容纳腔；独立层模块，包括滑块发电单元和驱动单元，所述滑块发电单元包括滑动板、弹性件及三棱柱，所述滑动板活动安装于所述容纳腔内，所述弹性件的一端与所述方形壳体固定连接，所述弹性件的另一端与所述滑动板固定连接，所述三棱柱设置于所述容纳腔内，所述驱动单元包括旋转轴，所述旋转轴贯穿于所述容纳腔设置，所述三棱柱分别与所述滑动板和所述旋转轴抵接，所述旋转轴用于带动所述三棱柱滚动，所述三棱柱的侧面粘贴有Nylon薄膜，所述滑动板靠近所述三棱柱的一侧贴有FEP薄膜；接触分离模块，包括折纸发电单元，所述折纸发电单元设置于所述方形壳体的内壁与所述滑动板之间，所述滑动板用于驱动所述折纸发电单元运动以进行发电。

根据本发明一方面实施例的波浪能采集摩擦发电装置，所述三棱柱的任意两个相邻侧面通过圆角圆滑过渡。

根据本发明一方面实施例的波浪能采集摩擦发电装置，所述折纸发电单元包括由Kapton薄膜制作而成的锯齿状结构，所述锯齿状结构形成有多个折痕，同一所述折痕内侧分别覆盖有FEP薄膜和Nylon薄膜。

根据本发明一方面实施例的波浪能采集摩擦发电装置，所述方形壳体内侧的四周均设置有所述滑块发电单元和所述折纸发电单元。

根据本发明一方面实施例的波浪能采集摩擦发电装置，所述方形壳体由透明亚克力材料3D打印而成。