A High‐Voltage‐Specialized Direct‐Current Triboelectric Nanogenerator for Air Purification

摩擦电效应 纳米发生器 电流(流体) 直流电 材料科学 电压 纳米技术 高压 光电子学 电气工程 工程类 复合材料
作者
Jianxun Shi,Zhao Zhi-hao,Yikui Gao,Wei Yuan,Wing-Kin Ma,Jiayue Zhang,Baofeng Zhang,Dongyang Liu,Jie Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202311930
摘要

Human health and the environment face significant challenges of air pollution, which is predominantly caused by PM2.5 or PM10 particles. Existing control methods often require elevated energy consumption or bulky high-voltage electrical equipment. To overcome these limitations, a self-powered, convenient, and compact direct current high-voltage triboelectric nanogenerator based on triboelectrification and electrostatic breakdown effects is proposed. By optimizing the structure-design of the direct current triboelectric nanogenerator and corresponding output voltage, it can easily achieve an output voltage of over 3 kV with a high charge density of 320 µC m-2 . A power management circuit is designed to overcome the influence of third domain self-breakdown, optimize 92.5% amplitude of voltage shake, and raise 5% charge utilization ratio. With a device size as tiny as 2.25 cm3 , it can continuously drive carbon nanowires to generate negative ions that settle dust within 300 s. This compact, simple, efficient, and safe high-voltage direct current triboelectric nanogenerator represents a promising sustainable solution. It offers efficient dust mitigation, fostering cleaner environments, and enhancing overall health.
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