Ultra‐High DC and Low Impedance Output for Free‐Standing Triboelectric Nanogenerator

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 输出阻抗 电阻抗 电容器 电流密度 电压 电气工程 光电子学 功率(物理) 功率密度 物理 工程类 量子力学 复合材料
作者
Dahu Ren,Huake Yang,Xuemei Zhang,Qianying Li,Qianxi Yang,Xiaochuan Li,Peiyuan Ji,Peng Yu,Yi Xi,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (47) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/aenm.202302877
摘要

Abstract The free‐standing triboelectric nanogenerator (F‐S TENG) is demonstrated to be an efficient energy conversion device. However, limited by the inherent features of high‐voltage, low alternating current and high output impedance, TENGs suffer from inefficient energy utilization and difficulties in practical applications. Therefore, the efficient harvest of mechanical energy and optimization of output are currently critical issues for TENGs. Here, a strategy is proposed for optimizing the inherent features by coupling F‐S TENG to a capacitor auto‐conversion circuit (CAC). For the first time, a specific idea is proposed explicitly to reduce the output impedance by the management circuit. Eventually, a high current density of 32 A m −2 and a charge density of 1.75 mC m −2 are achieved, which is 8.78 times higher than previous works. The power density and energy density reach to 124 W m −2 and 252 mJ m −2 under 470 and 150 Ω respectively. Then, 5000 LEDs and two lamps rated at 220 V and 50 W are manually illuminated. The resulting pulse output is utilized as a trigger source for the thyristor, enabling DC contactless switching. This work provides a novel approach to realize high‐performance DC output of TENGs and effectively reduce external load impedance.
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