Self-powered siphon rain gauge based on triboelectric nanogenerators

摩擦电效应 雨水收集 能量收集 虹吸(软体动物) 可再生能源 环境科学 能量(信号处理) 工程类 电气工程 材料科学 物理 生态学 量子力学 生物 复合材料
作者
Yili Hu,Ying Hu,Jianping Li,Zekang Wang,Jijie Ma,Tinghai Cheng,Jianming Wen
出处
期刊:Mechanical Systems and Signal Processing [Elsevier BV]
卷期号:201: 110649-110649 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ymssp.2023.110649
摘要

Rainfall measurement is of great significance to agriculture, weather forecasting and water resource management, while rain energy harvesting is a desirable solution to energy demand of wireless sensor networks of rainfall information. In this work, a novel self-powered siphon rain gauge (SR) integrating with a siphon unit, a sensing unit and an energy harvesting unit is proposed, which can simultaneously measure rainfall information and capture rain energy. In the siphon unit, a siphon structure is used to periodically automatically trigger and stop siphon events. In the sensing unit, a liquid–solid multi-tube triboelectric nanogenerator (TENG) is proposed for the first time to detect rainfall information by a multi-tube synergistic sensing strategy. In the energy harvesting unit, a rotary TENG excited by the siphon emptying event is utilized to generate electricity by a rainwater potential energy collection-based generation strategy. After optimization design, the water level resolution of the multi-tube TENG is around 2.5 times higher than that of traditional single-tube TENG, resulting in a rainfall resolution of 20.45 μm of SR. Besides, the rotary TENG successfully converts random, disordered, high-entropy raindrops energy into regular, ordered, low-entropy fluid mechanical energy. It can finally help the SR achieve a power density of 97.2 µW/m2, which is nearly 2.5 times higher than that of liquid–solid contact TENG using the traditional instantaneous impact-based generation strategy. The proposed self-powered SR not only obtains an excellent real-time rainfall sensing capability, but also has remarkable rain energy harvesting ability. Therefore, this SR has great potential for extensive applications in the hydrology and meteorology fields.

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
lyb完成签到 ,获得积分10
2秒前
晨晨完成签到 ,获得积分10
8秒前
旺旺完成签到,获得积分10
8秒前
花誓lydia完成签到 ,获得积分10
9秒前
阳光的凡阳完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
西瓜完成签到 ,获得积分10
15秒前
Likz完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
ycc666完成签到 ,获得积分10
21秒前
111完成签到 ,获得积分10
26秒前
lll完成签到 ,获得积分10
28秒前
司白奎完成签到 ,获得积分10
39秒前
纯真的梦竹完成签到,获得积分10
44秒前
曾经不言完成签到 ,获得积分10
44秒前
HCT完成签到,获得积分10
49秒前
Ava应助阔达的秀发采纳,获得10
50秒前
秀丽安波完成签到,获得积分10
56秒前
司白奎完成签到 ,获得积分10
1分钟前
hi_traffic完成签到,获得积分10
1分钟前
wangji_2017完成签到,获得积分10
1分钟前
微笑的巧蕊完成签到 ,获得积分10
1分钟前
chu完成签到,获得积分10
1分钟前
lb001完成签到 ,获得积分10
1分钟前
健忘的晓小完成签到 ,获得积分10
1分钟前
沫荔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
你好你好完成签到 ,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.2应助shuicaoxi采纳,获得10
1分钟前
研友_8yN60L完成签到,获得积分10
1分钟前
我要看文献完成签到 ,获得积分10
1分钟前
单纯的小土豆完成签到 ,获得积分0
1分钟前
LN完成签到,获得积分10
1分钟前
852应助安达发采纳,获得10
1分钟前
活力的冬云完成签到,获得积分10
1分钟前
牛马完成签到,获得积分10
1分钟前
zhangguo完成签到 ,获得积分10
1分钟前
细腻的珩完成签到 ,获得积分10
1分钟前
506407完成签到,获得积分10
1分钟前
zhang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xiaofan完成签到,获得积分10
1分钟前
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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6523218
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8316260
关于积分的说明 17793697
捐赠科研通 5625223
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2928180
邀请新用户注册赠送积分活动 1904872
关于科研通互助平台的介绍 1765054