Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2019-07-17 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.103908 Zhiming Lin , Binbin Zhang , Hengyu Guo , Zhiyi Wu , Haiyang Zou , Jin Yang , Zhong Lin Wang
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Mechanical energy in ambient, such as water wave, wind, vibration, and human activities, is a green energy that is widely distributed and universally achievable. However, this type of energy has ultra-low frequencies and variable amplitudes, so it is rather challenging to collect them at high efficiency. Here we report a pendulum inspired triboelectric nanogenerator (P-TENG), which could not only boost the output frequency multiple times using a pendulum structure, but also hugely improve the harvesting efficiency through a transformation of impact kinetic energy into potential energy. The P-TENG also has ultrahigh sensitivity and active response to mechanical triggering from a random direction and superior durability for long time operation. A single trigger from the environment, the P-TENG shows a continuous electrical output for 120 s at a frequency of 2 Hz, and its output energy of which is 14.2 times larger than the energy of conventional free-standing TENG. Owing to the air gap between the triboelectric layer and electrodes and the mechanism of electrostatic induction, the P-TENG can work with little frictional resistance and surface wearing, largely enhancing its robustness and durability. The network of P-TENGs was successfully demonstrated to scavenge water wave or wind energy as sustainable power sources. Given the features of exceptional output performance, unprecedented robustness and universal applicability resulting from distinctive mechanism and structure, the P-TENG is a promising method to efficiently harvest energy from the ambient environment with possibility contributing to the blue energy.
中文翻译:
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超级鲁棒和倍频的摩擦纳米发电机,可有效地收集水和风能
周围环境中的机械能,例如水波,风,振动和人类活动,是一种绿色能源,已广泛分布并且可以普遍实现。但是,这种能量具有超低的频率和可变的振幅,因此以高效率收集它们相当具有挑战性。在这里,我们报告了一种由振子激发的摩擦电纳米发电机(P-TENG),它不仅可以使用振子结构多次提高输出频率,而且还可以通过将冲击动能转化为势能来极大地提高收割效率。P-TENG还具有超高的灵敏度和对随机方向机械触发的主动响应,并具有出色的耐用性,可长时间运行。来自环境的单一触发,P-TENG在2 Hz的频率下显示120 s的连续电输出,其输出能量是传统独立式TENG的能量的14.2倍。由于摩擦电层和电极之间的气隙以及静电感应的机制,P-TENG可以在几乎没有摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。其输出能量是传统的独立式TENG的能量的14.2倍。由于摩擦电层和电极之间的气隙以及静电感应的机制,P-TENG可以在几乎没有摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。其输出能量是传统的独立式TENG的能量的14.2倍。由于摩擦电层和电极之间的气隙以及静电感应的机制,P-TENG可以在几乎没有摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。比传统的独立式TENG的能量大2倍。由于摩擦电层和电极之间的气隙以及静电感应的机制,P-TENG可以在几乎没有摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。比传统的独立式TENG的能量大2倍。由于摩擦电层和电极之间的气隙以及静电感应的机制,P-TENG可以在几乎没有摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。P-TENG可以在极小的摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。P-TENG可以在极小的摩擦阻力和表面磨损的情况下工作,从而大大提高了其坚固性和耐用性。P-TENG的网络已成功证明可以清除水波或风能作为可持续的能源。鉴于出色的输出性能,空前的耐用性和独特的机制和结构而具有的通用性,P-TENG是一种有前途的方法,可以有效地从周围环境中收集能量,并有可能产生蓝色能量。