随着能源危机和环境问题的日益突出,在物联网当中构建绿色可持续能源网络系统至关重要。摩擦纳米发电机作为一种高效的低频高熵机械能收集技术,为物联网提供了新的可持续供电方案。然而不同应用场景下需要对TENG进行重新设计和优化,严重影响了其通用性和实用性。基于此,我院蓝色能源团队受乐高积木启发,研制出一种小体积、高能量密度的多功能摩擦纳米发电机(LI-TENG)。其特性类似于电池,具有结构紧密、无需额外导线连接即可快速组装拼接、空间利用率高等特点,可用于各种低频振动机械能的收集。通过采用弹簧钢片拱形叠层结构,单个LI-TENG可实现高达760 nC的转移电荷和210 V的开路电压,在低频(<5 Hz)机械振动下电荷输出体积密度可达7 mCm−3,负载电阻为2.72 MΩ时的体积功率为48.47 Wm−3。LI-TENG成功应用于车辆夜行警示、蓝色能源采集等多种实际场景中。LI-TENG的提出为设计通用性更广的TENG及其阵列提供了新思路。
研究成果:"LEGO-block-inspired versatile triboelectric nanogenerator as power cells to harvest vibration energy"在线发表于国际著名期刊《Journal of Materials Chemistry A》(IF=14.511)上。
论文作者:肖龙发(硕士生)、宁恒(硕士生)、郑昌岳(硕士生)、梁创健(硕士生)、李豪华(硕士生)、刘博勋(硕士生)、杜振涛、万玲玉、彭艳、刘官林(通讯作者)
论文连接:https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/TA/D2TA09148H