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物理学院纳米能源与器件团队在Advanced Energy Materials发表研究成果

日期 : 2022-05-26
摘要
2022年5月23日,重庆大学物理学院纳米能源与器件团队在Advanced Energy Materials上发表了题目为“通过两种介电材料摩擦起电和局部电晕放电实现高性能双向直流摩擦纳米发电机”的研究论文。

2022年5月23日,重庆大学物理学院纳米能源与器件团队在Advanced Energy Materials上发表了题目为“通过两种介电材料摩擦起电和局部电晕放电实现高性能双向直流摩擦纳米发电机”(A High-Performance Bidirectional Direct Current TENG by Triboelectrification of Two Dielectrics and Local Corona Discharge)的研究论文。重庆大学为唯一单位,重庆大学博士生单春才和贺文聪为共同第一作者,重庆大学郭恒宇教授和胡陈果教授为共同通讯作者。

摩擦纳米发电机(TENGs)被认为是一种很有前景的技术,它可以将环境低频机械能转化为电能用于分布式电源供应。虽然基于摩擦起电 (TE)和空气击穿的金属-介质直流TENG具有直流的输出优势,然而单向和单通道输出模式限制了它的能量利用效率。在本研究中,基于绝缘介质-介质之间的摩擦起电和局部电晕放电,实现了一个双向双通道高输出直流摩擦纳米发电机(BDC-TENG)。与传统的单向单通道直流发电机(DC-TENG) 不同,BDC-TENG的摩擦过程发生在两个绝缘介质材料之间,双通道输出同时产生于每个介质材料和与其邻近的金属电极之间。并且BDC-TENG 显示出独特的性质,电流方向可通过滑块移动方向和两种介质材料电负性差异来调整,其平均输出功率密度高达 3 W m–2,是传统的DC-TENG的14倍。这项工作提供了一种可行的策略来促进DC-TENG的输出性能。

文章链接:https://doi.org/10.1002/aenm.202200963

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图示:BDC-TENG 的结构和工作机制。 a) 3D 示意图和 b) 具有两个输出通道的 BDC-TENG 的侧视图。c) 实际的 BDC-TENG 照片。 d,e) 使用高速相机在滑动过程中拍摄的放电照片。基于 0.3 m s-1 的滑动速度下BDC-TENG的 f) 输出电荷和 g) 电流曲线,h) BDC-TENG 在一个循环中的工作原理。

张珮璐 责任编辑 物理学院