利用摩擦纳米发电机的流体能量俘获研究新进展

作者：李申芳; 王军雷; 王中林

来源：力学学报, 2021, 53(11): 2910-2927.

• 摩擦纳米发电机
• 流体能量
• 混合能量俘获
• 摩擦电材料
• 自供电系统

环境中的流体(包括气体和液体)动能是十分丰富且重要的清洁能源之一,流体能量可通过不同的能量俘获技术(电磁发电技术、压电能量俘获技术)被转化为电能并供人们使用.自2012年王中林研究团队发明摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)以来, TENG已成为了最重要的能量,俘获技术之一,并应用于流体能量俘获研究中.论文综述了当前用于流体能量俘获的摩擦纳米发电机(fluidic energy harvesting TENG,FEH-TENG)的研究现状.介绍了FEH-TENG中摩擦电材料之间的电荷转移原理以及基本的工作模式.在气流动能俘获方面,流致振动(如涡激振动、驰振、颤振和尾流驰振等)是一种有效的将流体动力转化为机械能的物理机制,基于该机制,总结了FEH-TENG在风能和流致振动能量俘获中的研究进展以及各类能量俘获结构.液体动能俘获方面总结了FEH-TENG在波浪和雨滴能量俘获中的研究进展.介绍了基于FEH-TENG的混合能量俘获系统和摩擦电材料优化在提升FEH-TENG流体能量俘获效率方面的研究.接着介绍了FEH-TENG在不同领域中的应用.最后讨论了目前FEH-TENG在流体能量俘获中存在的问题并提出了一些展望.论文工作有助于推动FEH-TENG在流体能量俘获领域的发展以及促进相关研究人员对该领域的认识.

• 单位
  北京纳米能源与系统研究所; 郑州大学; 中国科学院