Bidirectional Rotating Turbine Hybrid Triboelectric‐Electromagnetic Wave Energy Harvester for Marine Environment Monitoring

摩擦电效应 材料科学 涡轮机 能量收集 能量(信号处理) 声学 汽车工程 航空航天工程 物理 复合材料 工程类 量子力学
作者
Tianyu Li,Wang Xiao,Kuankuan Wang,Yixin Liu,Chenxi Li,Fuhai Zhao,Yongming Yao,Tinghai Cheng
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (26) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/aenm.202400313
摘要

Abstract Hydrokinetic energy, a vital renewable resource, holds promise for addressing fossil fuel shortages to ensure a sustainable future. This study proposes an efficient and stable ocean wave energy harvesting system that combines a triboelectric nanogenerator (TENG), an electromagnetic generator (EMG) with a planetary gear system, and a driving turbine. The turbine transforms the up‐and‐down motion in water into continuous, unidirectional rotational motion. An EMG device accelerated by a planetary gear system further ensures sustained output at very low frequencies (0.25 Hz) and boosts the upper limit of power generation at medium to high frequencies. Under water wave conditions with a 1 Hz frequency, the TENG component yields an output of up to 2200 V and 122 µA, while the average EMG output is 15 V and 80 mA. Remarkably, the entire system maintains a steady and uninterrupted output even at extremely low frequencies (0.25 Hz). The peak power outputs for the TENG and EMG components are 115 and 350 mW, respectively, with power densities of 32.55 and 329.78 W m −3 , surpassing prior achievements. This research demonstrates self‐powered applications and provides an efficient method to amplify water wave forces, enhancing energy harvesting capabilities for practical marine environmental monitoring.
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