新能源技術研究院唐群委團隊在摩擦納米發電機領域取得系列進展

發布時間: 2020-05-06 來源: 太阳集团1088vip

摩擦電納米發電機(TENG)因其結構多樣、成本低、材料選擇範圍廣、能量轉換效率高等優點,在低頻機械能采集、自供電傳感器等方面具有廣泛的應用價值。近期,太阳集团1088vip新能源技術研究院唐群委團隊在提高鈣钛礦摩擦納米發電機表面電荷密度、人體動能和雨能采集領域取得系列重要進展。

 

肖特基結增強電荷密度

通過在無機CsPbBr3鈣钛礦摩擦層中形成金屬/鈣钛礦肖特基結,獲得了4.13 μAcm-2和240 V的短路電流密度和開路電壓,瞬時負載輸出功率達到3.31 W m-2。該TENG在空氣環境中連續運行1050次性能基本保持不變,為半導體材料在TENG中的應用以及深入了解摩擦電荷的動力學行為提供了新的思路。相關成果以題為“Interfacial Electric FieldEnhanced Charge Density for Robust Triboelectric Nanogenerators by TailoringMetal/Perovskite Schottky Junction”發表在能源領域頂級刊物Nano Energy(影響因子:15.548)上,論文第一作者為王猛博士後,段加龍副研究員和唐群委教授為共同通訊作者。

文章鍊接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520303049

 

菱形鈣钛礦陣列調控摩擦電荷産生與儲存機制

通過制備複合Co(OH)(CO3)0.5/Pt/CsPbIBr2菱形陣列結構作為摩擦納米發電機的摩擦層,顯著抑制鈣钛礦表面摩擦電荷與電極表面感生電荷的複合,增加鈣钛礦表面摩擦電荷密度并提高摩擦電荷空間儲存深度和電荷儲存量。TENG的電流密度、開路電壓以及電荷密度相比于本征鈣钛礦基TENG提升了4.5倍。相關成果以題為“Charge Boosting and Storage by Tailoring Rhombus All-inorganic Perovskite Nanoarrays for Robust Triboelectric Nanogenerators”發表在最新一期的Nano Energy雜志(影響因子:15.548)上,論文第一作者為杜健博士後,段加龍副研究員、楊希娅副研究員和唐群委教授為共同通訊作者。

文章鍊接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128552030402X

 

人體動能采集

通過制備具有納米褶皺結構的柔性可編織TENG,獲得了832.05 mW/m2的瞬時最大功率密度,同時,柔性TENG在可穿戴器件應用中具有出色的結構保持能力和抗疲勞性。通過膝蓋彎曲、手臂擺動和肘部彎曲運動測試,FW-TENG成功實現了自供電輸出,可以持續驅動70個LED燈,顯示出其作為可穿戴電子設備用于機械能采集、壓力傳感和人體動能采集等方面的巨大應用潛力。相關成果以 “Nanowrinkle-Patterned Flexible Woven Triboelectric Nanogenerator toward Self-Powered Wearable Electronics”為題發表在能源領域頂級刊物Nano Energy(影響因子:15.548)上,論文第一作者為劉利強碩士生,楊希娅副教授、山東科技大學楊前明教授和唐群委教授為共同通訊作者。

文章鍊接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520303542

 

雨能采集

通過研制雙電極獨立式摩擦納米發電機(BF-TENG)實現對雨能的高效捕獲,最大功率密度輸出高達1.838 W/m2,每滴雨滴可同時點亮30個LED燈。相關成果以 “Cumulative charging behavior of water droplets driven freestanding triboelectric nanogenerator toward hydrodynamic energy harvesting”為題發表在材料和化學領域重要刊物Journal of Materials Chemistry A(影響因子:10.733)上,論文第一作者為趙磊磊碩士生,通訊作者為楊希娅副教授、山東科技大學王建偉副教授和唐群委教授。

文章鍊接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ta/d0ta01698e#!divAbstract

上述工作得到國家自然科學基金(61774139, U1802257)、青島海洋科學與技術國家實驗室主任基金(QNLM201702)、中國博士後基金(2019M650231, 2019M663379)、廣東省自然科學基金(2019B151502061, 2020A1515011123)和中央高校基本科研業務費(21618409, 21619311)等項目的資助。