一种用于收集波浪能的能量收集装置的制作方法

本申请涉及能量收集，特别涉及一种用于收集波浪能的能量收集装置。

背景技术：

1、自2014年王中林教授提出“蓝色能源”以来，他对海洋波浪波动所蕴含的巨大能量，即“波浪能”进行了深入研究。中国拥有长达1万8千多公里的陆地海岸线和6960多个大小岛屿，这些地区蕴含着丰富的“蓝色能源”。然而，由于多种因素的影响，这些资源目前尚未得到正式开发。

2、首先，波浪能的频率较低且不规则，通常小于5hz，这使得传统电磁发电技术的应用受到限制，无法有效收集这些低频和不规则的能量。其次，电磁发电设备在海洋中的安装要求高昂，需要将其抬高至海平面以上或固定在特定深度，或者直接沉入海底，这不仅增加了收集波浪能的成本，也给后期的维护带来了巨大负担，更重要的是，这种做法不适合大面积推广，至今仍未有人在大面积推广方面取得突破。上述多种因素导致蕴含丰富能量的“蓝色能源”尚未得到有效开发，造成了资源的浪费。

技术实现思路

1、本申请公开了一种用于收集波浪能的能量收集装置，以实现对海洋波浪能的高效收集，且适于推广应用。

2、为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

3、第一方面，本申请提供一种用于收集波浪能的能量收集装置，该能量收集装置包括至少两个防水的壳体，相邻的任意两个壳体之间转动连接，壳体内设有多个摩擦纳米发电机。摩擦纳米发电机包括外壳和设于外壳内的多个绝缘球，沿第一方向，外壳包括依次连接的第一导电部分、绝缘部分和第二导电部分，绝缘部分用于隔离第一导电部分和第二导电部分。多个绝缘球沿第一方向排列且可沿第一方向滚动。绝缘球与第一导电部分、绝缘球与第二导电部分得失电子的能力均不同。其中，能量收集装置的密度小于海水的密度。

4、其中，上述能量收集装置的密度小于海水的密度，其可以直接漂浮在海面之上，并随着波浪摆动，摩擦纳米发电机内部的绝缘球受到震动会沿着第一方向滚动，绝缘球与第一导电部分和第二导电部分发生滚动摩擦，且绝缘球与第一导电部分、绝缘球与第二导电部分得失电子的能力均不同，由于摩擦电效应，电荷会在绝缘球和第一导电部分、绝缘球和第二导电部分之间发生转移，第一导电部分和第二导电部分被绝缘部分隔离，以使第一导电部分和第二导电部分可以分别充当第一电极和第二电极，由于麦克斯韦位移电流支配的静电感应，第一电极和第二电极之间产生交流电流。本申请中的能量收集装置结构设计独特，无需固定，可以直接放至海面上，具有安装、运行和维护成本低等优点；此外，摩擦纳米发电机内部的绝缘球可以随波浪传播方向进行滚动，能够有效控制漂浮、波动姿态，从而实现对海洋波动能的高效收集。

5、进一步地，沿第一方向，外壳内的两端均设有弹性件，弹性件用于在受到多个绝缘球的挤压后使多个绝缘球反向滚动。

6、进一步地，绝缘部分的面积占外壳的面积的比例为5.6％-86.8％。

7、进一步地，绝缘部分、第一导电部分和第二导电部分围设形成腔室，多个绝缘球位于腔室内，多个绝缘球的直径之和与腔室沿第一方向的长度之比为5％-93％。

8、进一步地，外壳通过3d打印技术制备而成；和/或，外壳的制备材料为有机聚合物。

9、进一步地，多个摩擦纳米发电机层叠设置，以形成一个发电单元；任意数量的发电单元组合并呈网格式分布。

10、进一步地，发电单元包括用于与导线连接的第一接线部和第二接线部，第一接线部与多个第一导电部分均电连接，第二接线部与多个第二导电部分均电连接。

11、进一步地，相邻的任意两个壳体之间通过轴承结构连接。

12、进一步地，能量收集装置还包括整流模块和电路管理模块，整流模块、电路管理模块均与摩擦纳米发电机电连接，整流模块用于将摩擦纳米发电机产生的交流电转化为直流电并输送至电路管理模块，电路管理模块用于管理并储存摩擦纳米发电机产生的电能。

13、进一步地，电路管理模块包括输入电容、可控硅开关、输出电容、电感元件、稳压二极管和续流二极管，输入电容的第一端分别与整流模块的第一输出端子、稳压二极管的负极、可控硅开关的第一端连接，输入电容的第二端与整流模块的第二输出端子、续流二极管的正极、输出电容的第二端连接，可控硅开关的第二端与续流二极管的负极连接，稳压二极管的负极与可控硅开关的第一端连接，稳压二极管的正极与可控硅开关的第二端连接，电感元件的第一端分别与可控硅的第二端、续流二极管的负极连接，电感元件的第二端与输出电容的第一端连接，输出电容的第二端与续流二极管的正极连接。

1.一种用于收集波浪能的能量收集装置，其特征在于，所述能量收集装置包括至少两个防水的壳体，相邻的任意两个壳体之间转动连接，所述壳体内设有多个摩擦纳米发电机；

2.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，沿所述第一方向，所述外壳内的两端均设有弹性件，所述弹性件用于在受到所述多个绝缘球的挤压后使所述多个绝缘球反向滚动。

3.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述绝缘部分的面积占所述外壳的面积的比例为5.6％-86.8％。

4.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述绝缘部分、所述第一导电部分和所述第二导电部分围设形成腔室，所述多个绝缘球位于所述腔室内，所述多个绝缘球的直径之和与所述腔室沿所述第一方向的长度之比为5％-93％。

5.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述外壳通过3d打印技术制备而成；和/或，

6.根据权利要求1-5任一项所述的能量收集装置，其特征在于，所述多个摩擦纳米发电机层叠设置，以形成一个发电单元；

7.根据权利要求6所述的能量收集装置，其特征在于，所述发电单元包括用于与导线连接的第一接线部和第二接线部，所述第一接线部与多个所述第一导电部分均电连接，所述第二接线部与多个所述第二导电部分均电连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的能量收集装置，其特征在于，所述相邻的任意两个壳体之间通过轴承结构连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的能量收集装置，其特征在于，所述能量收集装置还包括整流模块和电路管理模块，所述整流模块、所述电路管理模块均与所述摩擦纳米发电机电连接，所述整流模块用于将所述摩擦纳米发电机产生的交流电转化为直流电并输送至所述电路管理模块，所述电路管理模块用于管理并储存所述摩擦纳米发电机产生的电能。

10.根据权利要求9所述的能量收集装置，其特征在于，所述电路管理模块包括输入电容、可控硅开关、输出电容、电感元件、稳压二极管和续流二极管，所述输入电容的第一端分别与所述整流模块的第一输出端子、所述稳压二极管的负极、所述可控硅开关的第一端连接，所述输入电容的第二端与所述整流模块的第二输出端子、所述续流二极管的正极、所述输出电容的第二端连接，所述可控硅开关的第二端与所述续流二极管的负极连接，所述稳压二极管的负极与所述可控硅开关的第一端连接，所述稳压二极管的正极与所述可控硅开关的第二端连接，所述电感元件的第一端分别与所述可控硅的第二端、所述续流二极管的负极连接，所述电感元件的第二端与输出电容的第一端连接，所述输出电容的第二端与所述续流二极管的正极连接。