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2023年学术进展系列之19:我院蓝色能源团队在发展低磨损、高效风能采集器方面取得新进展
2023-04-28 09:24  

物联网传感器网络的广泛应用极大地提高了我们生活的便捷、智能化程度,而庞大的传感器数量给传统电池供能方式带来了巨大的挑战,亟需一种清洁、灵活和可持续的供电方式。摩擦纳米发电机已被证明是一种有效的低频风能采集器,但高性能的旋转式TENG的材料磨损严重极大地限制其广泛应用。基于此我院蓝色能源团队研制了一种往返振荡式摩擦纳米发电机(RTO-TENG)用于收集随机风能,其低传动比的曲柄传动机制能够实现圆周运动到弧线摆动运动的转变,从而将随机的风能转换为稳定的电能。得益于往返摆动的设计,RTO-TENG的发电单元可以采用接触分离模式的TENG,从源头上降低了旋转式TENG的材料磨损,提高了风能采集器的耐久性。经过48万次循环周期后,RTO-TENG的输出电荷维持在6 μC,且循环前后PTFE膜的SEM图片对比结果显示磨损极低。经气体放电管能量管理电路调制后,RTO-TENG的输出电流高达2 mA,成功地驱动了交通道路警示灯、温湿度计等小型电子设备。RTO-TENG的提出为风能的采集提供了一种高效、稳定的设计思路。

研究成果:"Round-trip oscillation triboelectric nanogenerator with high output response and low wear to harvest random wind energy"在线发表于国际著名期刊《Nano Research》(中科院一区)上。

论文作者:胡心雨(硕士生)、冯军瑞(硕士生)、梁创健(硕士生)、宁恒(硕士生)、陈春金(硕士生)、黎家余(博士生)、文宏桂(博士生)、姚辉璐、万玲玉、刘官林(通讯作者)

论文连接:https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-023-5757-0

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