A method to design contact-separation triboelectric nanogenerators (CS-TENG) for efficient vibration energy harvesting

摩擦电效应 能量收集 振动 纳米发生器 机械能 电势能 材料科学 静电感应 电气工程 能量转换 能量(信号处理) 声学 电极 电压 工程类 物理 功率(物理) 复合材料 量子力学 热力学
作者
Meriam Khelifa,Audrey Iranzo
标识
DOI:10.2516/stet/2024026
摘要

The necessity of self-powered electronic devices for sensing and communication (IoT) has led to the development of methods for energy harvesting. Triboelectric Nanogenerators (TENG) are promising for harvesting mechanical energy from the environment, in particular energy from vibrations. The optimization of the efficiency of energy transfer from vibration energy into electrical energy is a crucial problem. This paper deals with a contact-separation TENG (CS-TENG) devoted to vibration harvesting. Optimization was carried out taking into account all the parameters of the TENG connected to a load resistance. The moving electrode of the CS-TENG was supposed to be sinusoidal. After transformation into dimensionless parameters and variables intervening in the problem, it appeared that the electrical dynamics of the TENG are intrinsically determined by only two dimensionless parameters. Consequently, the optimization of efficiency can be conducted in a two-dimensional space. It is shown that the maximum efficiency of a TENG permanently connected to the load resistance cannot be greater than 25%. However, the efficiency can be increased to nearly 100%, provided that a switch is used in series with the load resistance which opens and closes in synchronization with the electrode motion. The optimization method presented could be extended to design TENG energy harvesters operating in other modes and for arbitrary vibrations.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.3应助DannyLee_22采纳,获得10
1秒前
Lcx完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研狗发布了新的文献求助10
1秒前
仇晓煜完成签到,获得积分10
2秒前
李橙汁完成签到 ,获得积分10
3秒前
慕青应助Zxy采纳,获得10
4秒前
aikeyan完成签到,获得积分10
5秒前
能干的魂幽完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
kong完成签到,获得积分10
7秒前
顺顺利利应助ivan采纳,获得10
8秒前
羔子完成签到,获得积分10
8秒前
zjy发布了新的文献求助10
8秒前
上官若男应助有点奔采纳,获得10
8秒前
危机的依琴完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
李健的小迷弟应助Hey采纳,获得10
10秒前
10秒前
Conner完成签到 ,获得积分10
12秒前
科研狗完成签到,获得积分10
12秒前
魔幻书雁关注了科研通微信公众号
13秒前
14秒前
负责纲发布了新的文献求助10
14秒前
17秒前
17秒前
高泽乐完成签到,获得积分10
21秒前
momo19完成签到,获得积分10
21秒前
toda发布了新的文献求助10
21秒前
路豐遙应助wu采纳,获得10
21秒前
英俊的铭应助负责纲采纳,获得10
22秒前
22秒前
skip完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
机智的砖家完成签到,获得积分10
23秒前
酷波er应助concise采纳,获得10
24秒前
Mark完成签到,获得积分10
25秒前
充电宝应助蓝天采纳,获得30
25秒前
25秒前
26秒前
韩韩发布了新的文献求助10
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Periodic Report Summary 2 - AFTER (A Framework for electrical power sysTems vulnerability identification, dEfense and Restoration) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7319208
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8934980
关于积分的说明 18940494
捐赠科研通 6977982
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214360
关于科研通互助平台的介绍 2382246
邀请新用户注册赠送积分活动 2193334