Energy harvesting model of moving water inside a tubular system and its application of a stick-type compact triboelectric nanogenerator

摩擦电效应 纳米发生器 接触带电 摇摆 能量收集 电压 电气工程 电气化 机械能 材料科学 静电感应 电势能 能量(信号处理) 功率(物理) 机械工程 工程类 电极 物理 复合材料 量子力学
作者
Dongwhi Choi,Sangmin Lee,Sang Min Park,Handong Cho,Woonbong Hwang,Dong Sung Kim
出处
期刊:Nano Research [Springer Nature]
卷期号:8 (8): 2481-2491 被引量:111
标识
DOI:10.1007/s12274-015-0756-4
摘要

As the first invention to efficiently harvest electricity from ambient mechanical energy by using contact electrification, the triboelectric nanogenerator has elicited worldwide attention because of its cost-effectiveness and sustainability. This study exploits a superhydrophobic nanostructured aluminum tube to estimate electrical output for solid-water contact electrification inside a tubular system. The linearly proportional relationship of short-circuit current and open-circuit voltage to the detaching speed of water was determined by using a theoretical energy harvesting model and experimentation. A pioneering stick-type solid-water interacting triboelectric nanogenerator, called a SWING stick, was developed to harvest mechanical energy through solid-water contact electrification generated when the device is shaken by hand. The electrical output generated by various kinds of water from the environment was also measured to demonstrate the concept of the SWING stick as a compact triboelectric nanogenerator. Several SWING sticks were connected to show the feasibility of the device as a portable and compact source of direct power. The developed energy harvesting model and the SWING stick can provide a guideline for the design parameters to attain a desired electrical output; therefore, this study can significantly increase the applicability of a water-driven triboelectric nanogenerator.
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