摩擦納米發(fā)電機示意圖。圖片來源：中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所

近日，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所等機構(gòu)的研究人員開發(fā)了一種用于全向水波能收集的摩擦納米發(fā)電機。該設(shè)備可以通過共振效應(yīng)實現(xiàn)對不同頻率水波能的有效收集，并在水波測試中獲得了良好的實驗結(jié)果。5月26日，相關(guān)論文刊登于《焦耳》。

該論文通訊作者、中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所研究員王杰表示，雖然電磁式發(fā)電機已經(jīng)發(fā)展成為機械能收集技術(shù)的主流，但受限于價格高、體積大、低頻效率低等特點，并不是大規(guī)模海浪能收集的最佳選擇。具有價格低廉、重量輕和低頻高效等優(yōu)點的摩擦納米發(fā)電機(TENG)被認(rèn)為是進(jìn)行海浪能收集最有效的技術(shù)之一。但相關(guān)研究無法實現(xiàn)對全向和全頻的水波能的收集，而且水屏蔽效應(yīng)對TENG輸出性能削弱的問題需要進(jìn)一步解決。

研究人員設(shè)計了一種主動共振的TENG(AR-TENG)用于全向和全頻水波能的收集，AR-TENG可以很好適應(yīng)水波方向變化。

之后，研究人員利用單擺和不倒翁結(jié)構(gòu)組成了共振系統(tǒng)，AR-TENG可以通過共振效應(yīng)實現(xiàn)不同頻率水波能的有效收集。憑借相關(guān)結(jié)構(gòu)的高頻阻尼運動，AR-TENG在低頻水波驅(qū)動下實現(xiàn)了高頻輸出，進(jìn)而大幅度提高了水波能的收集效率。

此外，與前期點接觸的球形TENG相比，AR-TENG的輸出性能提高了十幾倍。而且，AR-TENG在真實水波和模擬試驗中實現(xiàn)了相近的輸出性能。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.04.016