Hydrodynamic constraints on the energy efficiency of droplet electricity generators

动能 电势能 机械 材料科学 消散 机械能 高效能源利用 反冲 能量转换效率 电场 能量转换 能量(信号处理) 光电子学 电气工程 物理 功率(物理) 原子物理学 经典力学 热力学 工程类 量子力学
作者
Antoine Riaud,Cui Wang,Jia Zhou,Wanghuai Xu,Zuankai Wang
出处
期刊:Microsystems & Nanoengineering [Springer Nature]
卷期号:7 (1) 被引量:30
标识
DOI:10.1038/s41378-021-00269-8
摘要

Abstract Electric energy generation from falling droplets has seen a hundred-fold rise in efficiency over the past few years. However, even these newest devices can only extract a small portion of the droplet energy. In this paper, we theoretically investigate the contributions of hydrodynamic and electric losses in limiting the efficiency of droplet electricity generators (DEG). We restrict our analysis to cases where the droplet contacts the electrode at maximum spread, which was observed to maximize the DEG efficiency. Herein, the electro-mechanical energy conversion occurs during the recoil that immediately follows droplet impact. We then identify three limits on existing droplet electric generators: (i) the impingement velocity is limited in order to maintain the droplet integrity; (ii) much of droplet mechanical energy is squandered in overcoming viscous shear force with the substrate; (iii) insufficient electrical charge of the substrate. Of all these effects, we found that up to 83% of the total energy available was lost by viscous dissipation during spreading. Minimizing this loss by using cascaded DEG devices to reduce the droplet kinetic energy may increase future devices efficiency beyond 10%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
万物可颂完成签到,获得积分20
刚刚
zhukeqinag发布了新的文献求助10
1秒前
拯救小岛发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
hdy331完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
李爱国应助zhang采纳,获得10
4秒前
灵巧飞机发布了新的文献求助10
4秒前
潇洒静芙完成签到 ,获得积分10
5秒前
凌建新关注了科研通微信公众号
5秒前
NexusExplorer应助yys采纳,获得10
5秒前
乐乐应助6633采纳,获得10
6秒前
xl8530完成签到,获得积分10
7秒前
小木木发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Rylee发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
暖阳完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
xdx应助拯救小岛采纳,获得10
11秒前
灵巧飞机完成签到,获得积分10
11秒前
SYLH应助飞云采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
hh发布了新的文献求助10
15秒前
幽默飞雪完成签到 ,获得积分10
17秒前
纯真寄翠关注了科研通微信公众号
17秒前
呆萌采白关注了科研通微信公众号
18秒前
Z_2243应助bingbing采纳,获得10
19秒前
19秒前
20秒前
迷路的依波完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
23秒前
科研通AI5应助DNase采纳,获得10
24秒前
凌建新发布了新的文献求助10
24秒前
凡平完成签到,获得积分10
25秒前
烟花应助manny采纳,获得10
26秒前
26秒前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Semantics for Latin: An Introduction 1099
Biology of the Indian Stingless Bee: Tetragonula iridipennis Smith 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 720
Scents of China: A Modern History of Smell 500
SPSS for Windows Step by Step: A Simple Study Guide and Reference, 17.0 Update (10th Edition) 500
Media as Procedures of Communication 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4133401
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3670375
关于积分的说明 11606146
捐赠科研通 3366772
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1849725
邀请新用户注册赠送积分活动 913272
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 828523