流体动力纳米发电机的制作方法
【专利摘要】流体动力纳米发电机是将流体动力机械能转换成电能的一种新型发电机，有气体和液体两种类型：气体动力纳米发电机由滤风罩、加热器、风门总成、机架、保温层、单元矩阵块、阻风门及调节器、蓄电池等控制系统组成。气体动力纳米发电机利用交通工具，建构筑物等自然风力持续的发电，有移动和固定型。液体动力纳米发电机由固定桩，拉杆、电缆线、单元矩阵块、显示灯等控制系统组成。液体动力纳米发电机利用海水等动荡液体的自然能量进行发电，有矩阵和楼状型。本发明是一种利用自然能源，无燃料，无污染、无噪音，无碳排、清洁环保，安全可靠，成本低廉，效能倍增的新型纳米发电机。其结构简单，造价低，效率高，体积小、运用广，具有大规模运用前景。
【专利说明】流体动力纳米发电机 【背景技术】 本发明涉及一种利用流体运动(主要指气体、液体)产生的作用力结合纳米技术进行发 电的装置，特别涉及一种以流体运动能量为动力的纳米发电机。目前人类社会现有能源主 要有煤炭、石油、天然气、页岩气、可燃冰、潮汝、波浪、海流、地热、太阳能、风能、水能、生物 能、机械能和核能等；随着人类对自然矿物资源不断地的开发，其储量逐年的减少，并有枯 竭的的趋势。由于风能和太阳能的不稳定和开发技术的局限，效力低，成本高，结构复杂，难 于形成大规模运用。流体动力纳米发电机是利用设备移动产生的风力，海水和船体移动等 自然动荡水源产生的能量进行发电，结构简单，造价低，效率高，运用广，具有大规模运用的 前景。中国科学院纳米研究所公开的摩擦纳米发电机是一种基于压电材料的纳米线，纳米 薄膜、纳米纤维等单元结构，利用材料自身的压电效应实现了将各种形式的机械能转化为 可利用的电能的目的，并未涉及到流体动力纳米发电机的构造方案及其应用。 技术领域 本发明的目的在于系统的提供一种将取之不尽、用之不竭的自然流体动力的机械能转 换成电能的新型的发电机，该发电机是一种无燃料，无污染、无噪音，无碳排、清洁环保，安 全可靠，成本低廉，效能倍增的纳米发电机。流体动力纳米发电机由若干具有纳米材料和技 术制成的发电单元，发电单元在微风、雨滴、声音、动荡液体的摩擦、推力、按压或振动作用 下，发电单元结构平面发生微量变形导致正负极接触和分开产生电荷。流体动力纳米发电 机按流体性质分类有气体和液体动力纳米发电机两种类型。按照用途可以分为移动和固定 两种类型气(液)体动力纳米发电机。
【发明内容】
本发明的目的是通过以下技术方案实现的 一、气体动力纳米发电机。
[0004] 1、移动型 该类型主要适用于公路、轨道、水面(船舶）、空中交通工具，气体动力纳米发电机功能 是利用交通工具或移动设备的移动风力、声音、振动等资源，并将该类自然资源与纳米技 术相结合持续不断的产生电能. 气体动力纳米发电机主要由滤风罩、加热器、风门机构、机架、保温层、发电单元矩阵 块、阻风门及调节器、蓄电池和控制系统及供电回路组成. 滤风罩安装在加热器的前部、由罩壳和金属丝网制成，主要功能是阻止空中飞行物和 漂浮物进入发电机内部，堵塞气流空间. 加热器安装在风罩的后面，风门机构的前部、主要由罩壳、电阻丝等构成，该装置用于 寒冷地区的冬季的防冻和保温，可防止雨水结冰和飞雪堵塞，影响发电机正常工作. 风门机构安装在加热器的后部和发电机机架的前部，主要有微型电机、传动轴，非金属 风门和轴承等构成，主要功能是保证发电机进行高频率充气和断气. 机架是发电机的框架，安装在风门机构的后部，内部装有若干纳米发电机单元矩阵块. 保温层安装在机架的四周表面、防止发电机内部温度过低而结冰. 发电单元矩阵块安装在机架内部，是纳米发电机主体;纳米发电机是由若干发电单元 矩阵块、侧边定位板，中间定位板、不锈钢底板等构成。发电单元矩阵块是由若干发电单元 矩阵组成，发电单元矩阵由若干发电单元组成，发电单元是电能产生的基本单位。纳米发电 机发电单元是由微米级厚度的高分子薄膜材料和纳米级薄膜及氧化合金电极材料制成。连 在一起的两块薄片正负电极板，在风力、声音、振动的摩擦、按压、推力作用下，使其表面发 生机械变形、位移和接触。发电单元运动产生感应电荷分离并形成电势差，流向外电路形成 电流. 纳米发电机发电单兀可以分单倍率、双倍率和多倍率。单倍率发电单兀为一组产生电 荷的正负电极;双倍率发电单元为二组产生电荷的正负电极，它们是复合结构，其产生的电 荷将增加一倍;多倍率发电单元为若干组产生电荷的正负电极，其产生的电荷为若干倍. 纳米发电机是由若干发电单元矩阵块构成，发电单元矩阵块是由若干发电单元矩阵组 成。纳米发电机发电单元和发电单元矩阵为柔性，将单元矩阵用环氧树脂粘贴在不锈钢底 板的上下两个面上形成矩阵块。然后将不锈钢底板或矩阵块插入侧边定位板和中间定位板 之间，并将矩阵块从上到下依次排列，上下间隔为3毫米左右. 阻风门及调节器安装在机架和发电机的后部，主要由阻风门和调节器组成，阻风门功 能是提高作用于发电单元的单位面积的风压和改变风力与发电单元工作面的角度，若高速 空气在纳米发电机内部流动时，与纳米发电机发电单元的作用面夹角180度，难于形成足够 的压力，从而使发电机的工作效率受到影响。在发电机发电单元的工作面所承受的作用力， 不能达到发电所需的受力变形要求时，将阻风门关闭，使发电机内部单位面积的压强增大， 同时改变空气作用力的方向，由原来的180度改变为90度;此时发电机内部发电单元工作表 面气压处处相等，发电机的发电单元工作面均匀振动或受压变形，使发电单元正负极接触。 当压力增加后，推开阻风门，纳米发电机发电单元正负极断开。风力大于纳米发电机发电单 元工作面变形的作用力时，阻风门自动打开，风力大小可通过调节器进行调节或控制. 若纳米发电机发电单元在风力、声音、振动等作用下的作用力，足以使发电单元工作面 变形使正负电极接触时，阻风门及调节器可以拆除. 若热带或亚热带地区的交通工具可以不考虑或拆除加热器和保温层。
[0005] 2、固定型 (1)楼式气体动力纳米发电厂主要由滤风罩、加热器、风门机构、机架、保温层、发电单 元矩阵、阻风门及调节器、楼式框架，电梯、轻型桥式起重机、扶梯、控制室、电力输送线路和 电网等组成。楼式气体动力纳米发电厂可以建设在风力资源、声响资源、振动资源丰富的地 区和地点。楼式气体动力纳米发电厂为钢筋混凝土框架结构或钢结构，大楼基础符合建筑 设计要求，大楼分为若干层，每层划分若干区域，每个区域划分为若干单位区域，每个单位 区域之间有人工维修保养通道，每个单位区域有若干发电机，每层顶部装有轻型电动桥式 起重机，发电楼左边安装电梯，右边人行扶梯，发电楼无需墙体，正面有走廊，走廊安装栏 杆，后侧和左右侧墙体由栏杆替代。每个发电单元矩阵块包含若干发电单元。发电单元的结 构、材料、功能、安装方式与移动气体动力纳米发电机的相同。大楼上部为发电区域，大楼的 底部为发电系统转换控制室，转换控制室采用屏蔽方式，减少上下之间的干扰和影响，转换 与控制室也可以在发电大楼附近另建。楼式气体动力纳米发电厂与电网之间采用架空输送 线路. (2)柜式气体动力纳米发电机主要由滤风罩、加热器、风门机构、柜式机架、保温层、发 电单元矩阵块、阻风门及调节器、仪表、控制系统及供电回路组成。柜式气体动力纳米发电 机可以安装在建筑物、构筑物顶部，柜体骨架为型钢焊接，其骨架采用螺栓或电焊与建筑 物或构筑物连接固定，在自然风力、声音的作用下流体纳米发电机进行工作。柜子的上部为 发电机，下部为控制室，发电柜有若干发电单元矩阵块，每个发电单元矩阵块包含若干发电 单元矩阵，每个发电单元矩阵包含若干发电机的发电单元。发电单元的结构、材料、功能、安 装方式与气体动力发电机相同。纳米发电机系统输出端与电网连接. 二、液体动力纳米发电机。
[0006] 1、矩阵型 该类型主要适用于江河湖海、岛屿，液体动力纳米发电机功能是利用海水、江水、河水、 湖水、山泉水等动荡液体的内在能量，将这些自然资源与纳米技术结合，使液体纳米发电机 连续不断发电. 矩阵型液体动力纳米发电场主要由固定粧，钢索或型钢、电缆线、发电机、显示灯、控制 系统及供电回路和电网组成;它们通常被安装在海水平面负3米以下的动荡的水域深处，安 装的深度取决于海平面的年平均浪高，安装深度与浪高成反比，纳米发电机的发电单元是 依靠永续不断的动荡液体的动力工作。波浪大安装深度大，投资成本高，波浪小安装深度 浅，投资成本小，液体强烈动荡容易破坏或减少发电系统使用寿命. 液体纳米发电机固定在钢索或型钢组成的网络节点上，构成立体矩阵，从而形成大型 的发电场;大型发电场是由若干发电区域组成，发电区域由若干发电单位区域组成，发电单 位区域由若干发电机组成. 固定粧由钢筋混凝土预制而成，下端为锥体便于安装，按间隔等距离留有洞孔或扣环， 以便同钢索或型钢连接或串联，同时方便发电机的固定。其长度根据现场的水下的地质地 貌以及发电场的规模而定，发电场由若干个网络区域组成，每一个网络单位区域为20m*20m 左右，网格的距离要考虑单个发电机排列后，留有一定空间，便于维修人员携带氧气瓶和配 件在网格中自由穿梭进行维修和更换，网格上下左右之间距离不小于〇.8m*0.8m，纳米发电 机通常交错安装. 钢索或型钢通常由不锈钢丝等材料编制而成的绳索或抗腐蚀的金属型钢材料，不仅能 确保纳米发电机的安全定位，而且能确保钢索或型钢长期使用而不会造成腐蚀和拉断，钢 索或型钢另一功能是作为敷设纳米发电机的电线电缆以及显示灯的定位，单位区域内钢索 或型钢与固定柱之间组成立体网络方格矩阵. 电缆线是纳米发电机的能量输出的导线，按层级由若干电线汇聚并入电缆线，再由若 干电缆线汇聚并入更粗电缆，电缆和接线盒沿钢索或型钢敷设，电缆的接线盒具有防水和 防老化功能，一般采用直插式接头. 纳米发电机外形通常为圆柱体或立方体结构、也可以采用球体，圆柱体和立方体结构 简单，制作方便。由于可层叠，发电单元的工作面积大。圆柱体和立方体内的若干发电单元 组成矩阵，固定在底板的正反两个面上，形成矩阵块，然后将底板一层一层串联或插入定位 架。球体发电机的发电单元分布在球体表面，其工作面积仅同球体的表面积，制造工艺复 杂，占用空间大. 圆柱状纳米发电机主要由发电单元矩阵块、端板、串联螺栓、隔离垫圈等组成。发电单 元是由高分子薄膜与纳米级合金材料组成，并构成正负两极，矩形结构。若干发电单元形成 矩阵，再将单元矩阵用环氧树脂粘贴在不锈钢圆形底板的上下两个面上，形成矩阵块。再将 若干矩阵块通过6根串联螺栓从上到下依次串联固定，上下间隔为3毫米左右. 显示灯为LED两极发光管，耗能小，光亮强、寿命长，其主要功能是显示单位区域内的发 电机工作是否正常，同时多区域的显示灯组成灯光矩阵，以示该区域为禁区，告知不能通 行. 控制系统及供电回路是将纳米发电机产生的交流电经过桥式整流和稳压系统按用途 转换成直流电或逆变为交流电提供给负载或输送到电网. 发电场四周安装防护网，防护网下部与海底接触，上部高出水面，防止大型鱼类进入发 电场破坏发电场的纳米发电机，防护网中部设置若干单向通道让中等鱼类只能从发电场内 出去，而不能进入。
[0007] 2、楼状型 海底楼状型液体动力纳米发电厂主要由钢结构楼架、纳米发电机、发电系统转换与控 制室，电力输送线路及电网等组成。海底楼状型液体动力纳米发电厂可以建设在海底，楼架 为一般为钢结构，与地粧连接固定，大楼分为若干层，每层划分若干区域，每个区域划分为 若干单位区域，每个单位区域之间有人工维修保养通道，每个单位区域有若干发电机，每台 发电机有若干单元矩阵块，每个单元矩阵块有若干发电单元矩阵，每个单元矩阵有若干发 电单元，发电单元的结构、材料、功能、安装方式与气体或液体动力纳米发电机的主要结构 相同。发电厂四周设有防护网，防止大型鱼类破坏纳米发电机，同时安装显示灯以防止船舶 驶入或停靠。海底楼式液体动力纳米发电厂结构紧凑，占地面积小，效率高发电容量大。
[0008] 【附图说明】，通过附图可进一步理解本发明的结构和特点： 图1移动型气体动力纳米发电机主视图 图2移动型气体动力纳米发电机左视图 图3移动型气体动力纳米发电机府视图 图4流体动力纳米发电机A-A剖视图 图5流体动力纳米发电机B-B剖视图 图6移动型气体动力纳米发电机C-C剖视图 图7矩阵型液体动力纳米发电场单位区域主视图 图8矩阵型液体动力纳米发电场单位区域左视图 图9矩阵型液体动力纳米发电场单位区域府视图 图10矩阵型球状液体动力纳米发电机主视图 图11矩阵型立方状液体动力纳米发电机主视图 图12矩阵型立方状液体动力纳米发电机左视图 图13矩阵型立方状液体动力纳米发电机府视图 图14矩阵型立方状液体动力纳米发电机D-D剖视图 图15流体动力纳米发电机发电单元E放大视图 图16流体动力纳米发电机发电单元双倍率E放大视图 图17流体动力纳米发电机发电单元多倍率E放大视图 图18圆柱状液体动力纳米发电机主视图 图19圆柱状液体动力纳米发电机府视图 图20圆柱状液体动力纳米发电机E-E剖视图 图21气体动力纳米发电机电气示意图 图22气体动力纳米发电气原理框图 图23液体动力纳米发电机电气示意图 图24固定型楼式气体动力纳米发电厂正面图 图25固定型楼式气体动力纳米发电厂侧面图 图26固定型楼式气体动力纳米发电厂俯视图 图27固定型柜式气体动力纳米发电机正面图 图28固定型柜式气体动力纳米发电机侧面图 图29固定型柜式气体动力纳米发电机俯视图 图30楼状型液体动力纳米发电厂俯视图 图31楼状型液体动力纳米发电厂俯视图。
[0009] 图中：1、加热器;2、风门机构；3、气体发电单元矩阵块;4、机架;5、保温层;6、滤风 罩;7、阻风门及调节装置;8、侧边定位架;9、金属底板;10、中间定位架；11、固定螺栓;12、电 缆线；13、钢索及主电缆；14、钢索或型钢；15、电线；16、液体发电单元矩阵块；17、固定粧； 18、纳米发电机发电单元；19、球状纳米发电机框架;20、立方状纳米发电机框架;21、立方状 侧边定位架;22、隔离垫片；23、端板;24、串联螺栓;25、办公室;26、电梯;27、楼状型发电机 框架;28、走廊栏杆;29、扶梯;30、系统控制室;31、维保车间；32、侧、后部栏杆;33、滑轨;34、 发电机柜式框架。
[0010] 实施例1:当本发明用于新能源大客车时，移动型气体动力纳米发电机体积为2.3m X 2.5mX 0.25m，其安装在车辆外部顶端。车辆运行时，利用车顶上的流动空气的风声、风力 进行发电；见图1、图2、图3、图6。大客车在北方地区冬季运行时，流动的空气和雪花通过滤 风罩6进入电阻丝加热器1融化后再经过风门机构2,微电机带动风门高速旋转，转速频率一 般控制在200-600r/min。叶片水平状态时空气进入纳米发电机，叶片垂直状态时空气被切 断，瞬间流动空气的声力和风力P振动和挤压发电机发电单元18,发电机的发电单元17为双 倍率，见图16。发电单元18表面变形导致正负极接触，而后断开，在闭合与释放的过程中产 生电流;这些无限个发电单元18所产生的电流汇聚，图4、图5。经控制系统进行整流稳压等 转换成直流电提供给负载;见图21、图22。若进入纳米发电机的风力P与发电单元18的作用 面成180°振动和挤压变形不能触动发电单元18,此时阻风门7关闭，进入的发电机的气体单 位压强q急剧增加，风力P与发电单元18工作面的作用力方向迅速改变为90°，F是发电单元 18工作的所需的力F = q? A(A为发电单元工作面面积），在风力P〈F时，阻风门关闭，单位面 积压强q增加；当风力P>F时，阻风门打开，单位面积压强q消失，风力P的大小可通过阻风门 的调节器7控制。
[0011] 实施例2:当本发明用于湛江雷州半岛海水发电场时，矩阵型液体动力纳米发电场 安装在海平面负6m以下，纳米发电场由若干纳米发电区域组成;每个纳米发电区域由若干 纳米发电单位区域组成，纳米发电单位区域为20mX20mXH立体空间矩阵，每个发电单位区 域有4根钢筋混凝土固定粧17和不锈钢索或型钢14等高强度防腐材料连接组成，并于0.8 米X 0.8米间隔交织形成立体方格网络，液体动力发电机交错固定在立体网络各节点上，发 电机的电线15、电缆12、主电缆13、接线盒、显示灯固定和敷设在钢索或型钢(或钢结构）14 上;每个发电单位区域安装4个显示灯，见图7、图8、图9。发电场液体纳米发电机发电单元矩 阵块16采用圆柱状结构类型，其体积尺寸为0〇. 4mX0. 6m，纳米发电机由发电单元18组成单 元矩阵，固定在金属底板9的正反两个面上，底板上边缘设置6个孔，用上层、下层和中间层3 块端板23和用6根螺栓24将底板或发电单元矩阵块16按3mm左右间隔一层一层串联起来，每 层之间用隔离垫片22并加于隔开和固定;见图18、图19、图20。由于海水的动荡，使得液体动 力纳米发电机的发电单元工作面18受到挤压变形，正负极反复接触和断开产生静电感应电 荷，发电机的发电单元18为多倍率，见图17。由无限个单元电流的聚合，经控制系统进行转 换成交流电输送给电网或用电设备。见图22、图23。发电场四周安装防护网，防护网下部与 海底接触，上部高出水面，防止大型鱼类进入发电场破坏发电场的纳米发电机。防护网中部 设置若干单向通道(或门）让中等鱼类只能从发电场内出去，而不能进入。
[0012] 实施例3:当本发明用于浙江舟山群岛时，固定型楼式气体动力纳米发电厂体积为 50m X 14m X 45m，其建筑在岛内的山顶端，大楼基础符合建筑设计要求。利用海岛上的流动 空气的风力风声进行发电；楼式气体动力纳米发电厂的框架27为钢筋混凝土结构，框架正 面有走廊，走廊有栏杆28，大楼框架27有15层，左边有电梯26，右边有人行扶梯29，每层安装 电动轻型桥式起重机，大楼框架无墙壁，墙壁用栏杆32替代，见图24、图25、图26。每层楼内 划分若干发电区域，发电区域再划分若干发电单位区域，单位区域安装若干液体纳米发电 机矩阵。发电机有若干发电单元矩阵块，每个发电单元矩阵块包含若干发电机的发电单元。 发电机的发电单元18为单倍率，见图15。发电单元的结构、材料、功能、安装方式与气体或液 体动力纳米发电机的相同。发电机的控制系统安装在底层，底层可砌筑墙体，并可进行屏 蔽，发电机产生的电能通过架空线路输送的电网。
[0013] 实施例4:当本发明用于上海国际饭店时，固定型柜式气体动力纳米发电机利用建 筑物高空的流动空气的风力风声进行发电；柜式气体动力纳米发电机体积为3m X 2m X 3.6m，其安装饭店顶层外部顶端平台上。柜式框架34为6X60X60角钢焊接，上部为发电机， 下部为控制系统，见图27、图28、图29。框架34内有若干发电单元矩阵块3,发电单元矩阵块 3由若干发电单元矩阵组成，发电单元矩阵由若干发电单元18组成，发电机的发电单元18为 双倍率，见图16。发电单元的结构、材料、功能、安装方式与气体动力发电机的相同，纳米发 电机系统输出端与电网连接。
[0014]实施例5:当本发明用于海南某岛时，楼状型液体动力纳米发电厂体积为60mX 15m X50m(具体尺寸视现场确定），其设定在岛外附近的南海海水以下，大楼与固定粧连接并固 定。利用动荡的海水进行发电;楼状型液体动力纳米发电厂的框架27为型钢结构，框架正面 有走廊，走廊有栏杆28,大楼框架27有17层，大楼每层框架四周有栏杆，见图30、图31。每层 楼内划分若干发电区域，发电区域再划分若干发电单位区域，单位区域安装若干液体纳米 发电机。发电机有若干发电单元矩阵块，每个发电单元矩阵块包含若干发电机的发电单元 矩阵。每个发电单元矩阵由若干发电机的发电单元组成。发电机的发电单元18为双倍率，见 图16。发电单元的结构、材料、功能、安装方式与气体或液体动力纳米发电机的结构相同。发 电厂的控制系统安装岛上，发电厂产生的电能通过地下电缆输送到岛内负载。
【主权项】
1. 流体动力纳米发电机按流体性质分类可分为气体和液体动力纳米发电机两种类型. 按照用途可以分为移动和固定两种类型气(液)体动力纳米发电机. 气体动力纳米发电机包括滤风罩(6)、加热器（1)、风门机构（2)、机架(4)、保温层(5)、 发电单元矩阵块(3)、阻风门及调节器(7)、蓄电池、仪表和控制系统及供电回路组成.其特 征在于交通工具采用气体动力纳米发电机，寒冷地带空气气流通过滤风罩(6)将飞行物或 空气中的杂物过滤进入加热器（1 )，加热器（1)由电阻丝制成，将进入的雪花和冰等融化，加 热后的空气通过风门机构（2).风门机构（2)由小电机、传动轴、风门叶片和轴承等组成.小 电机旋转，当风门叶片水平状态时，风门打开空气进入发电机，当风门叶片垂直状态时，风 门关闭空气被切断;空气进入发电机后，风力、风声导致纳米发电机发电单元（18)产生轻微 的摩擦、推挤、按压或振动，使发电单元（18)工作表面发生变形、位移.纳米发电机发电单元 (18)是由微米级厚度的高分子薄膜材料和纳米级薄膜及氧化合金电极材料制成，若干发电 单元组成发电单元矩阵.纳米发电机发电单元和发电单元矩阵为柔性，该矩阵用环氧树脂 粘贴在金属底板(9)的上下两个面上形成矩阵块(3)，再将矩阵块(3)插入侧边定位板(8)和 中间定位板（10)之间，然后将若干矩阵块(3)从上到下依次排列，上下间隔为3毫米左右，这 样由若干矩阵块(3)构成纳米发电机.保温层(5)安装在机架的四周表面、防止发电机内部 温度过低而结冰.若空气在纳米发电机内部流动时，与纳米发电机发电单元的作用面平行， 难于形成足够的压力、振幅和位移，从而使发电机的工作效率受到影响.此时将阻风门（7) 关闭，发电单元（18)工作面的单位压强增大，空气气流作用力的方向由原来的180度改变为 90度，使发电机的发电单元（18)工作面均匀受压而使正负电极接触.风力大于发电单元工 作的作用力时，阻风门自动打开，风力大小可通过调节器(7)进行调节或控制. 纳米发电机发电单兀（18)可以分单倍率、双倍率和多倍率.单倍率发电单兀为一组产 生电荷的正负电极;双倍率发电单元为二组产生电荷的正负电极，其产生的电荷量将增加 一倍;多倍率发电单元为若干组产生电荷的正负电极，其产生的电荷量为若干倍. 若在热带或亚热带地区的使用，加热器（1)和保温层(4)可以不考虑或拆除.若风力或 风声摩擦、推挤、按压或振动作用力足以使发电单元的正负电极位移和接触时，阻风门及调 节器(7)可以拆除。2. 液体动力纳米发电机用于矩阵型发电场包括固定粧（17)，钢索或型钢（14)、电缆线 (12)、发电单元矩阵块(16)、显示灯、仪表、控制系统及供电回路和电网组成.其特征在于动 荡液体中采用液体动力纳米发电机，它们通常被安装在海水平面负3米以下的动荡的水域 深处，液体纳米发电机固定在固定粧（17)和钢索或型钢（14)组成的立体矩阵的网络节点 上，从而形成大型的发电场.大型发电场是由若干发电区域组成，发电区域由若干发电单位 区域组成，发电单位区域由若干发电机组成.固定粧(17)由钢筋混凝土预制而成，下端为锥 体便于安装，按间隔等距离留有洞孔或扣环，以便同钢索或型钢（14)连接或串联，同时方便 发电机的固定.其长度根据现场水下的地质地貌以及发电场的规模而定，发电场单位区域 的网格上下左右之间距离不小于〇. 8m*0.8m，液体动力纳米发电机一般交错安装.钢索通常 由不锈钢丝编制而成的绳索或型钢，不仅确保纳米发电机的安全定位，而且确保钢索或型 钢(14)长期使用而不会造成腐蚀和拉断，钢索或型钢另一功能是作为敷设纳米发电机的电 线（15)、电缆线（12)以及显示灯的敷设基础，单位区域内钢索或型钢（14)与固定柱（17)之 间组成立体网络方格.电缆线（12)是纳米发电机的能量输出的导线，按层级由若干电线 (15)汇聚并入电缆线（12)，再由若干电缆线（12)汇聚并入更粗电缆，电缆（15)和接线盒沿 钢索或型钢(17)敷设，纳米发电机外形通常为圆柱体或立方体结构、也可以采用球体.圆柱 体或立方体内的发电机发电单元（18)组成发电单元矩阵.发电单元是由微米级高分子薄膜 与纳米级薄膜及合金材料组成，并构成正负两电极，发电单元矩阵用环氧树脂粘贴在金属 底板的上下两个面上形成矩阵块（16)，再将矩阵块（16)插入侧边定位架(8)和中间定位架 (10)之间，最后将若干矩阵块（16)从上到下依次排列，上下间隔为3毫米左右，以此构成纳 米发电机.球体发电机的发电单元分布在球体表面，显示灯为LED两极发光管，其主要功能 是显示单位区域内的发电机工作是否正常，同时多区域的显示灯组成灯光矩阵，以示该区 域为禁区，告知不能通行.控制系统及供电回路是将纳米发电机产生的交流电经过桥式整 流、稳压和逆变系统转换成交流电，输送到电网。3. 气体动力纳米发电机用于固定型楼式发电厂包括滤风罩(6)、加热器（1)、风门机构 (2)、机架(4)、保温层(5)、发电单元矩阵块(3)、阻风门及调节器(7)、大楼框架（27)，电梯 (26)、地面操作桥式起重机、扶梯(29)、系统控制室(30)、电力输送线路和电网等组成.其特 征在于在风资源丰富的地区或地点采用楼式气体纳米发电机，固定型楼式气体动力纳米发 电厂的楼架为钢筋混凝土框架结构或钢结构(27)，大楼基础符合建筑设计要求，大楼分为 若干层，每层划分若干区域，每个区域划分为若干单位区域，每个单位区域之间有人工维修 保养通道，每个单位区域有若干台发电机，每层顶部装有地面遥控操作桥式起重机，发电楼 左边安装电梯(26)，右边人行扶梯(29)，发电楼无需墙体，正面有走廊，走廊安装栏杆(28)， 无内墙体，外墙体由栏杆替代(32)，每台发电机有若干发电单元矩阵块(3)，每个发电单元 矩阵块(3)包含若干气体动力纳米发电机的发电单元(18).发电单元的结构、材料、功能、安 装方式与气体或液体动力纳米发电机的相同.大楼上部为发电区域，大楼的底部为发电系 统转换控制室(30)，转换控制室采用屏蔽方式，减少上下之间的干扰和影响，转换与控制室 也可以在发电大楼附近另建.固定型楼式流体动力纳米发电机与电网之间采用架空输送线 路。4. 液体动力纳米发电机用于海底楼状型发电厂的包括大楼框架（27)、固定粧、发电机 及单元矩阵块(16)、发电系统转换与控制室，电力输送线路及电网等组成.其特征在于海洋 中采用液体动力纳米发电机，固定型楼状式液体动力纳米发电厂可以建设在海底，大楼框 架(27)-般为钢结构，与固定粧连接固定，框架正面有走廊，走廊有栏杆(28)，大楼框架四 周有栏杆.固定粧为钢筋混凝土结构，尺寸为600*600*H，下部为锥形结构便于打粧，大楼分 为若干层，每层划分若干区域，每个区域划分为若干单位区域，每个单位区域之间有人工维 修保养通道，每个单位区域有若干发电机，发电单元的结构、材料、功能、安装方式与气体或 液体动力纳米发电机的相同·固定型楼状式液体动力纳米发电厂体积为60mX 15mX 50m(具 体尺寸视现场确定），其设定在岛外附近的海平面以下，利用动荡的海水进行发电.发电厂 的控制系统安装岛上或水面上，发电厂产生的电能通过地下电缆输送到负载或电网。5. 固定型柜式气体动力纳米发电机包括滤风罩(6)、加热器（1 )、风门机构（2)、柜式机 架(34)、保温层(5)、发电单元矩阵块(3)、阻风门及调节器(7)、仪表、控制系统及供电回路 组成.其特征在于高层建筑采用气体动力纳米发电机，固定型柜式气体动力纳米发电机可 以安装在建筑物、构筑物顶部，高噪音音乐场所，高分贝、高振动生产车间.固定型柜式气体 动力纳米发电机柜式骨架(34)为角钢焊接，其骨架(34)采用螺栓或电焊与建筑物或构筑物 连接固定，在自然风力、声音、振动的作用下气体纳米发电机进行工作.柜子的上部为发电 机，下部为发电系统转换和控制室(30)，发电柜有若干发电单元矩阵块(3)，每个发电单元 矩阵块包含若干发电单元矩阵，每个发电单元矩阵包含若干发电机的发电单元（18).发电 单元的结构、材料、功能、安装方式与气体动力发电机相同.纳米发电机系统输出端与建筑 物内的负载或电网连接。6. 根据权利要求1、2、3、4、5所述的流体动力纳米发电机其特征在于气体动力纳米发电 机主要应用在交通工具，建筑物、构筑物、高山、岛屿、海边、音乐场所、高噪音生产车间等风 力资源、声响资源、振动资源丰富的地区、地点；液体动力纳米发电机主要用于海水、江水、 河水、湖水、山泉水、瀑布等动荡液体资源丰富的地方、地点。7. 根据权利要求2、4所述的液体动力纳米发电机发电场或固定型楼状式液体动力纳米 发电厂四周安装防护网，其特征在于防护网下部与海底接触，上部高出水面，防止大型鱼类 进入发电场(厂)破坏发电场(厂）的纳米发电机，防护网中部设置若干单向通道或门，让中 等鱼类只能从发电场内出去，而不能进入。
【文档编号】H02N1/06GK105958859SQ201610121668
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】石家智, 石峰
【申请人】上海天轩科技发展有限公司