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Flexible nanofiber based triboelectric nanogenerators with high power conversion
Renewable Energy ( IF 9.0 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.renene.2020.08.030 Adem Yar , Abdulkerim Karabiber , Abdurrahman Ozen , Faruk Ozel , Sahin Coskun
Renewable Energy ( IF 9.0 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.renene.2020.08.030 Adem Yar , Abdulkerim Karabiber , Abdurrahman Ozen , Faruk Ozel , Sahin Coskun
Abstract Triboelectric nanogenerators (TENGs) convert small mechanical movements into electrical energy based on electrostatic principles. Nowadays, the energy efficiency of TENGs is low and needs to be increased for use in self-powered electronic devices. The energy efficiency can be enhanced by developing new dielectric materials with higher electrical charge capacity. In this study, PAN/ZnO and PAN/B(OH)3 flexible nanofibers as a triboelectric contact layer are fabricated for the first time to improve the power production performance of polyacrylonitrile (PAN). In the experiments, PAN/ZnO and PAN/B(OH)3 were used as tribopositive dielectric and polyvinyl butyral (PVB) was used as a tribonegative dielectric of TENGs. According to the results, the power density of TENGs changes with dielectric material sizes and load conditions. The peak power density of 3 × 3 cm PAN/B(OH)3 reaches 6.67 Wm-2 when the load is 33 MΩ. Since, the solution-based synthesized ZnO has limited crystallinity, no favorable effect was observed on the power production performance of PAN. The results demonstrated that facile and low-cost fabrication method in accordance with the new TENGs design shed light on a new route for the enhancement of high-performance TENGs. In addition, the fabricated PAN-based nanofibrous structures can be beneficial for the improvement of advanced triboelectric technology.
中文翻译:
具有高功率转换的基于柔性纳米纤维的摩擦纳米发电机
摘要 摩擦纳米发电机 (TENG) 基于静电原理将微小的机械运动转化为电能。如今,TENG 的能效较低,需要提高以用于自供电电子设备。通过开发具有更高电荷容量的新型介电材料,可以提高能源效率。本研究首次制备了 PAN/ZnO 和 PAN/B(OH)3 柔性纳米纤维作为摩擦电接触层,以提高聚丙烯腈 (PAN) 的发电性能。在实验中,PAN/ZnO 和 PAN/B(OH)3 用作摩擦正电介质,聚乙烯醇缩丁醛 (PVB) 用作 TENG 的摩擦负电介质。根据结果,TENG 的功率密度随介电材料尺寸和负载条件而变化。当负载为 33 MΩ 时,3 × 3 cm PAN/B(OH)3 的峰值功率密度达到 6.67 Wm-2。由于溶液基合成的 ZnO 具有有限的结晶度,因此对 PAN 的发电性能没有观察到有利的影响。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。
更新日期:2020-12-01
中文翻译:
具有高功率转换的基于柔性纳米纤维的摩擦纳米发电机
摘要 摩擦纳米发电机 (TENG) 基于静电原理将微小的机械运动转化为电能。如今,TENG 的能效较低,需要提高以用于自供电电子设备。通过开发具有更高电荷容量的新型介电材料,可以提高能源效率。本研究首次制备了 PAN/ZnO 和 PAN/B(OH)3 柔性纳米纤维作为摩擦电接触层,以提高聚丙烯腈 (PAN) 的发电性能。在实验中,PAN/ZnO 和 PAN/B(OH)3 用作摩擦正电介质,聚乙烯醇缩丁醛 (PVB) 用作 TENG 的摩擦负电介质。根据结果,TENG 的功率密度随介电材料尺寸和负载条件而变化。当负载为 33 MΩ 时,3 × 3 cm PAN/B(OH)3 的峰值功率密度达到 6.67 Wm-2。由于溶液基合成的 ZnO 具有有限的结晶度,因此对 PAN 的发电性能没有观察到有利的影响。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。结果表明,符合新 TENG 设计的简便且低成本的制造方法为增强高性能 TENG 开辟了一条新途径。此外,制备的 PAN 基纳米纤维结构有利于先进摩擦电技术的改进。