电荷泵摩擦纳米发电机，具有除尘和弹性支撑，用于风能收集

摩擦纳米发电机 （TENG） 作为能量收集器，面临着表面电荷密度低、摩擦产生灰尘和电介质内软接触等挑战。因此，提出了一种具有管状板耦合结构的电荷泵摩擦纳米发电机来应对上述挑战，并用于收集风能。它主要由顶管状 TENG 和底板 TENG 组成，由单向开闭扇叶通过共用轴同步驱动。单向开闭扇叶在不同开闭状态下产生偏心转矩，作为风扇结构和 TENG 转子单向旋转的动力。电荷泵送技术应用于 Top TENG中，以提高表面电荷密度，并以非接触式静电感应的方式输出电流。COMSOL 软件用于获取两个管状电极相对运动过程中的电场和电势分布。底部 TENG 分别使用棉绒刀片和钢板进行除尘和弹性支撑。因此，使用电荷泵浦策略，电压增加了 15.5 倍，电流增加了约 3.0 倍。防尘间隙和弹性支撑可以提高输出电流。总输出电压高达 2.8 kV，在 200 rpm 时电流为 103.0 μA，产生 184.9 mW 的峰值功率和 6.4 mW 的平均功率。输出电路中使用降压电路来降低和稳定电子设备的输出电压。输出的电力可以支持一个温湿度计、两个线性灯 （10 W）、两个圆形 LED 灯 （18 W） 和 417 个直径为 10 mm 的大 LED 灯的工作，在野外用作连续能源。

服务对象 ： 清华大学
发表时间： 2024 年 12 月 1 日
发表期刊： Nano Energy
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110263