中科院北京纳米能源与系统研究所等 开发摩擦纳米发电机可收集全向水波能

 摩擦纳米发电机示意图。图片来源：中科院北京纳米能源与系统研究所

近日，中科院北京纳米能源与系统研究所等机构的研究人员开发了一种用于全向水波能收集的摩擦纳米发电机。该设备可以通过共振效应实现对不同频率水波能的有效收集，并在水波测试中获得了良好的实验结果。5月26日，相关论文刊登于《焦耳》。

该论文通讯作者、中科院北京纳米能源与系统研究所研究员王杰表示，虽然电磁式发电机已经发展成为机械能收集技术的主流，但受限于价格高、体积大、低频效率低等特点，并不是大规模海浪能收集的最佳选择。具有价格低廉、重量轻和低频高效等优点的摩擦纳米发电机(TENG)被认为是进行海浪能收集最有效的技术之一。但相关研究无法实现对全向和全频的水波能的收集，而且水屏蔽效应对TENG输出性能削弱的问题需要进一步解决。

研究人员设计了一种主动共振的TENG(AR-TENG)用于全向和全频水波能的收集，AR-TENG可以很好适应水波方向变化。

之后，研究人员利用单摆和不倒翁结构组成了共振系统，AR-TENG可以通过共振效应实现不同频率水波能的有效收集。凭借相关结构的高频阻尼运动，AR-TENG在低频水波驱动下实现了高频输出，进而大幅度提高了水波能的收集效率。

此外，与前期点接触的球形TENG相比，AR-TENG的输出性能提高了十几倍。而且，AR-TENG在真实水波和模拟试验中实现了相近的输出性能。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.04.016