Performance enhanced triboelectric nanogenerator by taking advantage of water in humid environments

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 湿度 相对湿度 聚乙烯醇 纳米技术 光电子学 复合材料 气象学 压电 物理
作者
Dong Li,Jinmei Liu,Maosen Yang,Nuanyang Cui,Haoyu Wang,Long Gu,Longfei Wang,Yong Qin
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:88: 106303-106303 被引量:35
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106303
摘要

Improving the performance of triboelectric nanogenerator (TENG) in environment with high humidity is critical for their applications in blue energy, humidity sensing, implantable nanodevice etc. Here, we report a kind of humidity-resisting TENG (HR-TENG) by using polyvinyl alcohol/lithium chloride (PVA/LiCl) as the triboelectric layer, the output of which is much enhanced (~5 times) with the increase of relative humidity (RH, from 20% to 99%). Abundant hydroxyl groups in PVA can fix water molecules to form more tribo-positive surface polarity, and LiCl can regulate the water absorption ability of PVA/LiCl film. The combined effect brings in numbers of wrinkle microstructure on its surface and synchronously decreases its modulus, enabling more efficient contact. Charge density of the HR-TENGs are higher than 115 μC/m2 in a wide range of RH (from 60% to 99%), especially, reaches a maximum value of 244 μC/m2 in 90% RH, which is much larger than the highest value 110 μC/m2 among reported HR-TENGs (RH>50%). Moreover, the PVA/LiCl based TENGs can be acted as power source in high RH (93%) condition and respiratory monitoring sensor for human physiological monitoring. These results provide an efficient way for TENG with high output in high humidity environments.
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