科创中国

新能源及节能技术

将摩擦纳米发电技术 应用于海洋能尤其是波浪能、潮汐能的开发，这一基于纳米技术的原创性路 径的提出，带来海洋能开发利用的全新机遇和希望。与电磁发电机方案相比， 基于摩擦纳米发电机的发电网络具有单元结构简单、不需复杂的机械结构、 成本低、发电效率高等显著优势，这一技术路径有可能解决海洋能量利用的 重大课题，具有成为新兴战略前沿方向的潜力，并通过技术辐射产生重大经 济和社会效益。 　　本文旨在基于摩擦纳米发电技术，开展对海洋能进行收集和应用的基础 与应用基础研究。首先针对海洋能采集的摩擦纳米发电机的进行模拟仿真和 结构设计，开发新型摩擦材料及其制备工艺，并设计制备高性能的适于收集 海洋能的摩擦纳米发电机单元；然后研究发电机单元的阵列化及网络结构设 计，通过有效的电源管理和存储，实现大范围的海洋能收集。

　本文在发电机性能的改进、发电机网络的构建和电能管理技术的开发方 面取得了较大的研究进展。首次利用真空环境和铁电材料及电荷泵浦结构将 可输出摩擦电荷密度提高了一个数量级、最大输出功率密度提高了两个数量 级。这些结果极大地提高了 TENG 的输出能量，不仅刷新了 TENG 的性能记 录，同时还建立新的优化模式。也提供了对于制约 TENG 性能的因素的新见 解，并有利于揭示长期悬而未决的摩擦起电机理以及它的动力学过程。然后， 利用球形发电机单元构建了发电机的阵列网络，优化了单元的有效连接方式，柔性连接网络的电荷量输出可为未连接的 10 倍以上。此连接策略可适用于更 大规模的单元系统，形成发电机模块和网络，为大范围收集海洋波浪能提供 了初步的方案。后来，在能量管理上，首次提出了一种针对摩擦纳米发电机 的通用型电源管理策略，并研制了电源管理模块。基于该模块，摩擦纳米发 电机 85%的能量可以实现自主释放，降压后可在负载电阻上得到平稳持续的 电压输出。通过对发电机网络进行有效的能量管理，实现给电容充电时储存 能量提高 96 倍。

宁波益加科创服务有限公司是一家提供园区运营、项目申报、活动承办为主的初创型服务公司。公司成立于2020年6月15日，注册资金为100万，办公场地为宁波市鄞州区学士路655号科技信息孵化园B栋裙楼一楼。