一种具有高功率密度的波浪能收集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种具有高功率密度的波浪能收集装置，包括外壳以及发电部。所述发电部包括多个板一、多个板二、多个电极对以及多个滚动件。多个板二均分别与多个板一交叉连接，以在多个板二、多个板一之间形成多个介电通道。多个电极对分别设置在多个介电通道内，每个电极对包括金属电极一、金属电极二且金属电极一、金属电极二间隔设置在对应的所述介电通道内壁上。多个滚动件分别设置在多个所述介电通道内；滚动件包括若干个可在所述介电通道内滚动的介电小球，所述介电小球在所述介电通道内滚动时与所述金属电极一、金属电极二摩擦发电。本实用新型专利技术结构简单，空间利用率高，具有较高的输出性能。较高的输出性能。较高的输出性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高功率密度的波浪能收集装置


[0001]本技术涉及波浪能发电
，特别是涉及一种具有高功率密度的波浪能收集装置。

技术介绍

[0002]海洋波浪能具有分布广以及能量密度相对较高的优点。事实上，它被认为是一种具有高功率密度的波浪能收集装置很有前途的可再生能源。就波浪能采集而言，传统的波浪能收集装置由漂浮浮标和电磁发电机(EMG)组成，这意味着相当大的成本和更复杂的结构。
[0003]近年来，小球滚动式结构的摩擦纳米发电机(TENG)得到了广泛关注，小直径固体颗粒可以在外部条件下容易被激活，并表现出接近流体的行为，从而在增加接触面积和减少材料疲劳之间实现平衡，并且对装置没有严格的限制。为了更有效地收集与转化波浪能，人们对这类结构的TENG做了结构设计、材料处理和系统优化。例如公开号为202111080876.8的专利公开了一种基于摩擦纳米发电机的波浪板形波浪能采集装置，包括由若干个发电单元并联而成的发电部，所述发电单元包括形状为长方体的曲折板，所述曲折板的上表面和下表面皆等间距设置有若干个相同的U型凹槽，所述曲折板的上表面和下表面外部皆贴合设置有一对第一电极，所述第一电极外侧设置有一对第二电极，所述第一电极的凹槽与所述第二电极构成介电通道，所述介电通道内设置有若干个介电球。然而，现有的波浪能采集装置结构较为复杂，在有限的空间内形成的介电通道数量较少，空间利用率低，导致输出性能较低。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对目前基于摩擦纳米发电机的波浪能收集装置结构较为复杂，空间利用率低，导致输出性能较低的技术问题，提供一种具有高功率密度的波浪能收集装置。
[0005]本技术提出一种具有高功率密度的波浪能收集装置，包括：
[0006]外壳，其具有密封腔；以及
[0007]发电部，其安装在所述密封腔；
[0008]所述发电部包括：
[0009]多个板一，多个板一均安装在所述外壳内壁上；
[0010]多个板二，多个板二均安装在所述外壳内壁上且多个板二均分别与多个板一交叉连接，以在多个板二、多个板一之间形成多个介电通道；
[0011]多个电极对，多个电极对分别设置在多个介电通道内，每个电极对包括金属电极一、金属电极二且金属电极一、金属电极二间隔设置在对应的所述介电通道内壁上；多个所述电极对的金属电极一并联，多个所述电极对的金属电极二并联；以及
[0012]多个滚动件，多个滚动件分别设置在多个所述介电通道内；滚动件包括若干个可
在所述介电通道内滚动的介电小球，所述介电小球在所述介电通道内滚动时与所述金属电极一、金属电极二摩擦发电。
[0013]在本技术的一较佳实施例中，在所述介电通道的内壁周向镀有两个铜层以形成所述金属电极一、金属电极二，两个铜层之间留有间隙形成分隔区。
[0014]在本技术的一较佳实施例中，多个板一在一个预定方向一上平行间隔设置，多个板二在一个预定方向二上平行间隔设置，所述预定方向一与所述预定方向二呈预定角度。
[0015]在本技术的一较佳实施例中，任意相邻两个所述板一之间的距离均相等，任意相邻两个所述板二之间的距离均相等。
[0016]在本技术的一较佳实施例中，多个所述板一均分别与多个所述板二垂直相交连接，多个所述介电通道内壁的分隔区位于同一个平面内。
[0017]在本技术的一较佳实施例中，所述介电小球采用绝缘高分子材料制成，所述高分子材料为PTFE、PP、FEP、PVC、尼龙中的一种。
[0018]在本技术的一较佳实施例中，所述波浪能收集装置中，所述多个滚动件的体积是所述波浪能收集装置体积的2％
‑
30％，所述多个滚动件的体积是所述外壳内部间隙体积的5％
‑
50％。
[0019]在本技术的一较佳实施例中，所述外壳采用透明光敏树脂材料制成，所述外壳为正方体结构、圆柱形结构、球形结构或正六棱柱结构。
[0020]在本技术的一较佳实施例中，所述外壳包括：
[0021]壳体，其一侧具有开口，所述发电部安装在所述壳体内；以及
[0022]盖体，其与所述壳体开口端可拆卸配合密封连接，以在所述盖体、壳体之间配合形成所述密封腔。
[0023]在本技术的一较佳实施例中，所述介电小球的直径为3mm
‑
2cm。
[0024]与现有技术相比，本技术具备如下有益效果：
[0025]1.本技术的波浪能收集装置，发电部通过交叉连接的多个板一与多个板二以形成多个介电通道，在介电通道内设置可以自由滚动的介电小球，介电小球滚动时与金属电极一、金属电极二摩擦发电，结构简单，空间利用率高，在有限的空间内能够形成更多的介电通道，具有较高的输出性能，有利于超低频水波下的能量收集，提高摩擦纳米发电机收集海洋波浪能的能力。
[0026]2.本技术的波浪能收集装置通过在介电通道内壁镀铜层以形成金属电极一、金属电极二，进一步提高空间利用率，通过增加接触界面来提高电荷和功率输出，显著提高发电机收集海洋能的能力。
[0027]3.本技术在外部机械激励(如水波)作用下，介电小球会沿着介电通道在金属电极一、金属电极二之间来回滚动穿梭，介电小球与金属电极一、金属电极二具有不同的得失电子能力，介电小球和金属电极一、金属电极二之间摩擦起电使得金属电极一、金属电极二上带上正电荷，在介电小球表面产生负电荷，带电的介电小球的来回运动将诱导自由电子通过外部电路在金属电极一、金属电极二之间相应地流动，从而产生交流电，实现机械能到电能的转换。
[0028]4.本技术可以通过改变板一以及板二的长度、数量，改变相邻两个板一、两个
板二之间的距离以及每个介电通道内介电小球的数量、介电小球的重量，从而改变介电通道的数量和体积，充分利用内部空间，提升波浪能量收集装置单位体积的输出功率，以此改变整个波浪能量收集装置的输出性能，本技术结构简单，可以通过阵列堆积有效地对大规模的海洋能进行采集。
附图说明
[0029]图1为本技术实施例1提出的一种具有高功率密度的波浪能收集装置的结构示意图；
[0030]图2为图1的剖视图；
[0031]图3为图1中发电部的结构示意图；
[0032]图4为不同质量的介电小球对图1中具有高功率密度的波浪能收集装置的电荷影响图；
[0033]图5为不同质量的介电小球对图1中具有高功率密度的波浪能收集装置的电流影响图；
[0034]图6为不同质量的介电小球对图1中具有高功率密度的波浪能收集装置的电压影响图；
[0035]图7为本技术实施例2提出的一种具有高功率密度的波浪能收集装置的结构示意图；
[0036]图8为图7中发电部的结构示意图；
[0037]图9为本技术实施例3提出的一种具有高功率密度的波浪能收集装置的结构示意图；
[0038]图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高功率密度的波浪能收集装置，包括：外壳，其具有密封腔；以及发电部，其安装在所述密封腔；其特征在于，所述发电部包括：多个板一，多个板一均安装在所述外壳内壁上；多个板二，多个板二均安装在所述外壳内壁上且多个板二均分别与多个板一交叉连接，以在多个板二、多个板一之间形成多个介电通道；多个电极对，多个电极对分别设置在多个介电通道内，每个电极对包括金属电极一、金属电极二且金属电极一、金属电极二间隔设置在对应的所述介电通道内壁上；多个所述电极对的金属电极一并联，多个所述电极对的金属电极二并联；以及多个滚动件，多个滚动件分别设置在多个所述介电通道内；滚动件包括若干个可在所述介电通道内滚动的介电小球，所述介电小球在所述介电通道内滚动时与所述金属电极一、金属电极二摩擦发电。2.根据权利要求1所述的具有高功率密度的波浪能收集装置，其特征在于，在所述介电通道的内壁周向镀有两个铜层以形成所述金属电极一、金属电极二，两个铜层之间留有间隙形成分隔区。3.根据权利要求2所述的具有高功率密度的波浪能收集装置，其特征在于，多个板一在一个预定方向一上平行间隔设置，多个板二在一个预定方向二上平行间隔设置，所述预定方向一与所述预定方向二呈预定角度。4.根据权利要求3所述的具有高功率密度的波浪能收集装置，其特征在于，任意相邻两个所述板一之间的距离均相等，任意相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王中林，段钰雪，徐鸿轩，蒋涛，
申请(专利权)人：北京纳米能源与系统研究所，
类型：新型
国别省市：