Hybridized Electromagnetic–Triboelectric Nanogenerator for Scavenging Air-Flow Energy to Sustainably Power Temperature Sensors

纳米发生器 摩擦电效应 能量收集 材料科学 电池(电) 电气工程 功率(物理) 电压 电容器 工作(物理) 机械能 光电子学 纳米技术 物理 机械工程 复合材料 工程类 量子力学
作者
Xue Wang,Shuhua Wang,Ya Yang,Zhong Lin Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:9 (4): 4553-4562 被引量:152
标识
DOI:10.1021/acsnano.5b01187
摘要

We report a hybridized nanogenerator with dimensions of 6.7 cm × 4.5 cm × 2 cm and a weight of 42.3 g that consists of two triboelectric nanogenerators (TENGs) and two electromagnetic generators (EMGs) for scavenging air-flow energy. Under an air-flow speed of about 18 m/s, the hybridized nanogenerator can deliver largest output powers of 3.5 mW for one TENG (in correspondence of power per unit mass/volume: 8.8 mW/g and 14.6 kW/m3) at a loading resistance of 3 MΩ and 1.8 mW for one EMG (in correspondence of power per unit mass/volume: 0.3 mW/g and 0.4 kW/m3) at a loading resistance of 2 kΩ, respectively. The hybridized nanogenerator can be utilized to charge a capacitor of 3300 μF to sustainably power four temperature sensors for realizing self-powered temperature sensor networks. Moreover, a wireless temperature sensor driven by a hybridized nanogenerator charged Li-ion battery can work well to send the temperature data to a receiver/computer at a distance of 1.5 m. This work takes a significant step toward air-flow energy harvesting and its potential applications in self-powered wireless sensor networks.
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