热带海洋学报

作者：徐庆跃, 潘远超, 马浩翔, 李长征, 刘炜灏, 薛亮, 韩昌报, 杨阳

单位：1.上海电力大学电子与信息工程学院, 上海201306；2.中国科学院深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000；3.北京工业大学材料与制造学部, 北京 100124；4.清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院, 广东 深圳 518055

关键词：摩擦纳米发电机,接触-分离式,弹性势能,岸基海浪能,

基金：国家自然科学基金(42222606); 国家自然科学基金(62103400); 国家自然科学基金(42211540003); 国家重点研发计划(2021YFC3101300); 中国科学院海洋信息技术创新研究院自主部署项目(CXBS202103)

海浪能取之不尽, 用之不竭, 是最重要的可再生能源之一, 具有广阔的发掘潜力。本文提出一种用于收集岸基海浪能的新型弹簧辅助摩擦纳米发电机(spring-assisted triboelectric nanogenerator, SS-TENG)。SS-TENG通过“海浪-浮台-弹簧”传动结构实现海浪能的转化, 避免了与海水直接接触, 减少了腐蚀环境对发电模块的损坏。SS-TENG通过两种方式显著增强了输出性能, 一是利用发电模块中弹簧弹性势能的释放增大各个摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator, TENG)单元电极层与介电层的瞬间接触速度, 使得单个TENG单元输出的峰值电流(peak current, IP)从7.36μA增加到12.12μA; 二是利用发电模块中各个TENG单元间的同步运动, 将它们进行简单的并联即可实现输出的大幅增加, 使得单个TENG单元输出的IP从12.12μA增加到4个并联的43.86μA。SS-TENG转化成的电能可为数字计算器充电并成功点亮160盏LED灯, 验证了SS-TENG的输出能力。SS-TENG结构简单、制作成本低、输出性能及工作的长期稳定性较好, 为岸基海浪能的高效收集及自供电传感器发展提供了新的技术手段。

来源：2023年第4期

《热带海洋学报》期刊编辑部

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