结构。
[0088]组装摩擦发电机前，可以先利用等离子体刻蚀Kapton薄膜的方法在其表面构筑一层Kapton纳米线阵列增加表面粗糙度。在发电机工作时，将两个圆盘状部件固定，两个部件在外力的驱动下相对于转动。由于Kapton与铝箔对电荷的吸引程度不同，两种材料在相互摩擦的瞬间，在摩擦面上负电荷从摩擦电序中极性较正的材料表面转移至摩擦电序中极性较负的材料表面。在外力的作用下，当两个部件分离错位时，由于表面电荷的分离导致形成电势差，此时第二部件的电位高于第一部件，在外电路接通的情况下，电子将会从第一部件流向第二部件，产生一个从铝箔(电极层)到Cu电极层的电流脉冲信号，此过程持续到两个部件完全分离，当两个部件完全分离时，两导电层没有电势差从而无电子流动。
[0089]第二部件在外力作用下继续运动，则两部件从完全分离状态慢慢恢复重合状态，此过程刚好与两部件从重合到分离的状态相反，两部件的电势差将会随着重合面积的增加而逐渐地减小，产生一个相反方向的电流脉冲，因此整个过程将会产生一个完整的交流脉冲信号，当两个部件周期性地相对转动时，将产生相应频率的交流电信号。
[0090]图6是应用本实施例的金属腐蚀防护方法的腐蚀防护系统的结构示意图，包括，发电部件1，与发电部件1连接的电流转换单元2，电流转换单元2的输出端正极连接对电极3，负极连接需要防护的金属4。其中，发电部件1用于吸收机械外力或者太阳能产生电信号，电流转换单元2用于将发电部件1产生的交流电信号转变为直流电信号，对电极3置于腐蚀介质中，用于与需要防护的金属4形成回路。为了测量金属阴极极化电位，该系统中还可以包括参比电极，形成一个金属、对电极和参比电极的三电极体系。
[0091]所述电流转换单元2为可以将交流电信号转变为直流电信号的元件，可以为整流元件，例如整流桥等；也可以为储能元件，例如锂离子电池等。
[0092]发电部件可以采用上述摩擦发电机、压电式发电机和/或太阳能电池。以发电部件采用摩擦发电机为例，摩擦发电机采用上述的两个部件相互转动的发电机，转速由电动马达驱动，转速计用来记录旋转速度。第二部件的圆盘固定不动，第一部件与第二部件共轴相对紧挨，由马达带动而旋转，从而和第二部件产生转动摩擦。摩擦发电机1的输出电流通过整流桥进行整流，使其电流输出为直流，403不锈钢片作为被保护的金属，含有NaCl的水溶液作为模拟海水的腐蚀溶液，整个电化学腐蚀与测试采用三电极体系，403不锈钢为工作电极，钼片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。参比电极与对电极置于同一个腐蚀溶液中，与工作电极之间通过盐桥连接，通过测量所述金属的阴极极化电位，可以获得金属腐蚀过程中的电化学状态，所述阴极极化电位为所述金属与参比电极之间的电位。在转动马达的带动下，摩擦发电机开始工作，403不锈钢接在整流桥输出端的负极，静电计和电化学工作站实时记录体系的输出功率和不锈钢电极的阴极极化电位。
[0093]参比电极可以为银-氯化银、饱和甘汞电极等常用的电化学参比电极，不同的参比电极，具有不同的参比电位。
[0094]为了检验本发明的方法，对403不锈钢在进行测试时，需要通过砂纸进行打磨以及进一步的抛光处理。具体过程为:将不锈钢分别用400、600、800、1000和1200目的砂纸进行逐级抛光，每次抛光完后用去离子水进行超声清洗。接着，用0.3目的A1203抛光粉进行抛光，最后，将抛光过后的不锈钢分别置入无水乙醇，去离子水，丙酮中超声清洗待用。
[0095]本实施例中，马达驱动摩擦发电机转动的速度分别设置为100、250、500、750和lOOOrpm。
[0096]403不锈钢的阴极极化电位测试前，需要将不锈钢与整流桥输出端的负极相连，然后置入模拟腐蚀液中形成腐蚀体系，其阴极极化电位稳定至电位变化趋势小于20mV/h后开始测试。图7为摩擦发电机1在lOOrpm转速条件下腐蚀体系的阴极极化电位随时间的变化图，从图中可以看出，当摩擦发电机开始工作时，阴极极化电位迅速下降，经过将近5分钟后从_63mV下降到-320mV，表明电子注入403不锈钢表面，导致403不锈钢电极极化，电位负移。在转速保持不变的情况下，403不锈钢的阴极极化电位能够继续保持负移。当发电机的转速降为零时，403不锈钢的阴极极化电位上升，上升速率较下降速率来的慢，经过5分钟左右的时间，电位上升至_109mV，低于最初的稳定电位(_63mV)，表明403不锈钢电极表面极化后，在不通电的情况下还具有一定的腐蚀防护能力。紧接着，重复以上过程，不断开启和切断转动马达，电位变化曲线如图6所示，可以看出，摩擦发电机1与403不锈钢的阴极保护体系在腐蚀防护上具有很好的重现性。
[0097]图8显示了摩擦发电机输出功率与403不锈钢阴极极化电位的关系，从图中可以明显地看出，将转动马达的转速从lOOrpm逐级增加至lOOOrpm,不锈钢的阴极极化电位从-330mV下降至_440mV(参比电极为饱和甘汞电极)，表明发电机的输出功率的增加能够增加阴极保护电流，致使电极产生进一步极化，电位进一步负移。
[0098]图9为输出电量和阴极极化电位的关系图,403不锈钢的阴极极化电位达到_350mV左右时候，开始有比较明显的保护，此时，摩擦发电机转速需要大于250rpm，摩擦发电机的输出电量值不小于0.4mC/min。
[0099]实施例三
[0100]本实施例提供一种通过改变腐蚀介质内阻的方法来改变腐蚀体系的阴极极化电位，进而达到改善金属腐蚀防护的目的。
[0101]步骤S3将所述电信号施加在置于腐蚀介质中的上述金属和对电极上，具体为:将所述金属与对电极分别置于分隔开的两个腐蚀介质中，其中所述两个腐蚀介质相同，并且两个腐蚀介质之间通过注满腐蚀介质的毛细管连接。毛细管的长度在0.5米以上，优选为0.5米-2米，毛细管的直径范围为0.3毫米-1毫米。
[0102]仍然以403不锈钢的腐蚀防护为例，说明本实施例的金属腐蚀防护方法。为了进一步增大403不锈钢极化电位的绝对值，特通过增加腐蚀介质(腐蚀溶液)电阻的方式来调节403不锈钢与钼电极(对电极)之间的分压，具体实施步骤如下:
[0103]1.将403不锈钢工作电极与钼电极(对电极)分别置于两个相同的电解池中，中间用一根注满腐蚀溶液的塑料毛细管连接，在本实施例中，毛细管的直径为0.5mm,毛细管的使用可大大增加工作电极与对电极之间的电阻，从而提高403不锈钢的极化电压，降低403不锈钢的阴极极化电位。
[0104]2.403不锈钢的前期处理以及所使用的腐蚀介质与实施例一保持一致，转动马达转速固定在250rpm，通过改变毛细管的长度，腐蚀介质电阻从3000欧调节至9.39M欧，从图10可以看出，随着溶液内租的增加，阴极极化电位不断负移，调节范围可从-120mV到-5.32V，几乎可以满足绝大多数金属在大多数腐蚀环境下所需要的阴极极化电压。上述阴极极化电位范围是采用饱和甘汞电极作为参比电极的范围，如果采用其他参比电极，所述阴极极化电位范围可以根据两种参比电极对应的参比电位差值确定。
[0105]实施例四
[0106]相应与实施例三，本实施例提供一种自驱动金属腐蚀防护系统，参见图11所示的结构示意图，包括发电部件1、与发电部件1连接的电流转换单元2、电流转换单元2的正极输出端连接的对电极3，以及电阻调整单元5。其中，电流转换单元2的负极输出端连接需要防护的金属4，金属4与对电极3分别置于分隔开的两个独立的腐蚀介质中，其中所述两个腐蚀介质相同，并且两个腐蚀介质之间通过电阻调整单元5连接，电阻调整单元5为将两个独立的腐蚀介质连通的结构，优选为注满腐蚀介质的毛细管。其中，发电部件1、电流转换单元2和对电极3的作用与实施例二中的相同。其中，发电部件、电流转换单元、对电极等的结构和采用的材料可以与实施例二中均相同，这里不再复述。
[0107]优选的，电阻调整单元5使金属4的阴极极化电位在_120mV至_5.32V之间。
[0108]本发明提供的自驱动金属腐蚀防护方法和系统应用在河流或者海洋等液体环境中时，发电部件可以采用接触分离式摩擦发电机，进行密封后可以设置在浮标上，随着浮标的上下浮动，摩擦发电机的两个摩擦材料不会接触分离在两个电极层之间产生电信号。
[0109]另外，本发明提供的金属腐蚀防护系统和方法中，可以包括多个发电部件，多个发电部件的结构相同也可以不同，例如可以同时包括摩擦发电机和压电式摩擦发电机，用于吸收不同形式的机械能产生电能。每个摩擦发电机产生的交流电信号经过整流后,互相并联为需要保护的金属提供阴极保护。例如，将转动式滑动摩擦发电机和接触分离式摩擦发电机设置在行驶的轮船上，可以对海洋中的风能、轮船动能以及海水运动的能量进行实时的捕获和利用。
[0110]实施例五
[0111]本实施例中，利用本发明提供的金属腐蚀防护技术对Q235碳钢进行腐蚀分析，通过Q235碳钢的挂片失重测试，研究本发明的技术对Q235碳钢的阴极保护效果。为了实测摩擦发电机对于金属的实际腐蚀防护效果，本实施例中引入Q235碳钢作为被保护的对象，通过对比在有无摩擦发电机提供阴极保护情况下的金属腐蚀速率来验证摩擦发电机在腐蚀防护方面的作用。
[0112]为了缩短实验时间和取得更加明显的实验效果，本实施例中选择较容易被腐蚀的Q235碳钢作为研究对象。在测试前，选取直径约为1.lcm的圆柱形Q235钢块，侧面以及下端均由环氧树脂包封，下端面中心留一个小螺孔作为电极的接线柱，其余仅露出上表面，工作面积为0.95cm2。
[0113]测试时，以上述制备好的Q235碳钢为阴极，以钼电极为对电