Hydrodynamic constraints on the energy efficiency of droplet electricity generators

动能 电势能 机械 材料科学 消散 机械能 高效能源利用 反冲 能量转换效率 电场 能量转换 能量(信号处理) 光电子学 电气工程 物理 功率(物理) 原子物理学 经典力学 热力学 工程类 量子力学
作者
Antoine Riaud,Cui Wang,Jia Zhou,Wanghuai Xu,Zuankai Wang
出处
期刊:Microsystems & Nanoengineering [Springer Nature]
卷期号:7 (1) 被引量:30
标识
DOI:10.1038/s41378-021-00269-8
摘要

Abstract Electric energy generation from falling droplets has seen a hundred-fold rise in efficiency over the past few years. However, even these newest devices can only extract a small portion of the droplet energy. In this paper, we theoretically investigate the contributions of hydrodynamic and electric losses in limiting the efficiency of droplet electricity generators (DEG). We restrict our analysis to cases where the droplet contacts the electrode at maximum spread, which was observed to maximize the DEG efficiency. Herein, the electro-mechanical energy conversion occurs during the recoil that immediately follows droplet impact. We then identify three limits on existing droplet electric generators: (i) the impingement velocity is limited in order to maintain the droplet integrity; (ii) much of droplet mechanical energy is squandered in overcoming viscous shear force with the substrate; (iii) insufficient electrical charge of the substrate. Of all these effects, we found that up to 83% of the total energy available was lost by viscous dissipation during spreading. Minimizing this loss by using cascaded DEG devices to reduce the droplet kinetic energy may increase future devices efficiency beyond 10%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
大气如曼发布了新的文献求助10
2秒前
4秒前
研友_ZbM2qn完成签到,获得积分10
4秒前
dreamboat完成签到,获得积分10
5秒前
Lucas应助joasuka采纳,获得10
6秒前
mary发布了新的文献求助10
6秒前
li完成签到,获得积分10
6秒前
小胖完成签到,获得积分10
6秒前
今后应助伯爵采纳,获得10
6秒前
Akim应助guo采纳,获得10
6秒前
7秒前
贺兰发布了新的文献求助10
8秒前
小溪里的鱼儿完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
Orange应助小胖采纳,获得10
10秒前
t团子完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
胖哥发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
13秒前
木风落完成签到,获得积分10
14秒前
时光路人发布了新的文献求助10
15秒前
li发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
张沐发布了新的文献求助10
16秒前
巫马尔槐发布了新的文献求助10
17秒前
boya完成签到,获得积分10
17秒前
wsy发布了新的文献求助10
17秒前
gaoqingsong完成签到 ,获得积分10
17秒前
汉堡包应助RUSeries采纳,获得10
17秒前
18秒前
贺兰完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
闵卷完成签到,获得积分10
20秒前
wqx发布了新的文献求助10
20秒前
采薇发布了新的文献求助10
21秒前
体贴花卷发布了新的文献求助10
21秒前
Quanta发布了新的文献求助10
22秒前
周周完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
Cognitive Paradigms in Knowledge Organisation 1000
Near Infrared Spectra of Origin-defined and Real-world Textiles (NIR-SORT): A spectroscopic and materials characterization dataset for known provenance and post-consumer fabrics 610
Mission to Mao: Us Intelligence and the Chinese Communists in World War II 600
Promoting women's entrepreneurship in developing countries: the case of the world's largest women-owned community-based enterprise 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3306895
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2940756
关于积分的说明 8498339
捐赠科研通 2614923
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1428599
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 663445
邀请新用户注册赠送积分活动 648297