一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置及方法

本发明涉及摩擦发电，尤其是一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置及方法。

背景技术：

1、摩擦纳米发电机是主要基于接触和静电感应的耦合效应来收集机械能的装置，其原理是当一对朝向相同的材料（称为摩擦对）在相互接触后，由于接触起电，摩擦对接触表面会带有符号相反的静电荷。与此同时，在与该摩擦对分别贴合的两个电极层内（相互绝缘）会发生电荷转移，电极层接在外部电路上。为了平衡电势差，外电路上电荷会在电极层之间不断流动。在短路条件下，这些转移的电荷将完全消除电极之间的电势差。摩擦纳米发电机有良好的输出性能，在低频下的高效能是同类技术无法比拟的。同时它也可以作为自驱动的传感器来感知由机械触发所产生的静态和动态过程的信息。目前如何有效地利用摩擦纳米发电技术是我们所面临的问题之一。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置及方法，能够通过摩擦纳米发电技术将波浪能和低速风能转化为电能，具有简单、高效的优点。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，包括驱动模块，所述驱动模块通过传动模块连接有发电模块，所述传动模块和发电模块设于一箱体内；

4、所述驱动模块包括螺旋扇叶，所述螺旋扇叶连接有输入轴；

5、所述传动模块包括齿轮组，所述输入轴通过齿轮组连接有输出轴；

6、所述发电模块包括转架，所述转架的中部与所述输出轴连接，所述转架的外周设有至少一组摩擦对，每组所述摩擦对随输出轴的转动实现接触或分离。

7、可供选择的，所述驱动模块和箱体之间设有密封组件。

8、可供选择的，所述螺旋扇叶的中部具有套筒，所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒通过键与输入轴传动连接；所述外筒连接有密封管，所述密封管通过密封盖与箱体连接。

9、可供选择的，所述齿轮组包括大齿轮和小齿轮，所述输入轴与大齿轮传动连接，所述输出轴与小齿轮传动连接；所述输入轴通过滚动轴承设置于箱体上，且所述输入轴和箱体之间设置有限位端盖；所述输出轴和箱体之间设置有限位垫片。

10、可供选择的，所述摩擦对包括两片摩擦片，所述摩擦片具有塑性；其中一个摩擦片的一侧平面上设置有质量块。

11、可供选择的，两片所述摩擦片的相对外侧设有电极，相对内侧设有电介质。

12、可供选择的，所述箱体内设有用于固定传动模块的隔板。

13、可供选择的，还包括漂浮模块。

14、可供选择的，所述漂浮模块包括夹持件，所述夹持件通过连接管连接有浮标。

15、一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电方法，包括以下步骤：

16、s1、螺旋扇叶受海浪或低速风推动而旋转；

17、s2、输入轴在螺旋扇叶的带动下旋转，输入轴通过齿轮组带动输出轴运动，给发电模块提供机械能；

18、s3、转架在输出轴的带动下旋转，固定在其上面的摩擦对随之转动，在空间中发生相互碰撞；

19、s4、摩擦对上的电介质材料层产生电势差，在电极层驱动电荷转移，从而在外电路产生电信号。

20、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

21、本发明所提供的一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置及方法，基于摩擦起电和静电感应原理，具有高效能量转换、适应性强、结构简单维护成本低的特点，能在海上稳定工作，尤其在低频范围内具有显著性能优势，能有效收集低频、无序的机械能，为可再生能源转化提供了灵活、耐用的新途径。

技术特征：

1.一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：包括驱动模块，所述驱动模块通过传动模块连接有发电模块，所述传动模块和发电模块设于一箱体(42)内；

2.如权利要求1所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述驱动模块和箱体(42)之间设有密封组件。

3.如权利要求2所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述螺旋扇叶(11)的中部具有套筒，所述套筒包括内筒和外筒，所述内筒通过键与输入轴(16)传动连接；所述外筒连接有密封管(12)，所述密封管(12)通过密封盖(41)与箱体(42)连接。

4.如权利要求1所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述齿轮组包括大齿轮(21)和小齿轮(22)，所述输入轴(16)与大齿轮(21)传动连接，所述输出轴(23)与小齿轮(22)传动连接；所述输入轴(16)通过滚动轴承(24)设置于箱体(42)上，且所述输入轴(16)和箱体(42)之间设置有限位端盖(25)；所述输出轴(23)和箱体(42)之间设置有限位垫片(26)。

5.如权利要求1所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述摩擦对(32)包括两片摩擦片，所述摩擦片具有塑性；其中一个摩擦片的一侧平面上设置有质量块(33)。

6.如权利要求5所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：两片所述摩擦片的相对外侧设有电极，相对内侧设有电介质。

7.如权利要求1所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述箱体(42)内设有用于固定传动模块的隔板。

8.如权利要求1所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：还包括漂浮模块。

9.如权利要求8所述的基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置，其特征在于：所述漂浮模块包括夹持件(51)，所述夹持件(51)通过连接管连接有浮标(53)。

10.一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种基于接触分离式摩擦纳米发电的海上发电装置及方法，本装置包括驱动模块，所述驱动模块通过传动模块连接有发电模块，所述传动模块和发电模块设于一箱体内；所述驱动模块包括螺旋扇叶，所述螺旋扇叶连接有输入轴；所述传动模块包括齿轮组，所述输入轴通过齿轮组连接有输出轴；所述发电模块包括转架，所述转架的中部与所述输出轴连接，所述转架的外周设有至少一组摩擦对，每组所述摩擦对随输出轴的转动实现接触或分离。基于摩擦起电和静电感应原理，高效能量转换、适应性强、结构简单、维护成本低，能在海上稳定工作，尤其在低频范围内具有显著性能优势，能有效收集低频、无序的机械能，为可再生能源转化提供了灵活、耐用的新途径。技术研发人员：彭艳,柳贺明,李忠杰受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4