A low-frequency piezoelectric-electromagnetic-triboelectric hybrid broadband vibration energy harvester

摩擦电效应 振动 宽带 压电 声学 能量收集 材料科学 带宽(计算) 加速度 电气工程 能量(信号处理) 工程类 物理 复合材料 电信 经典力学 量子力学
作者
Xianming He,Quan Wen,Yeqing Sun,Wen Zhang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:40: 300-307 被引量:72
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2017.08.024
摘要

In practical applications, vibration-based energy harvesters are usually restricted by their output performance and operating bandwidth. Therefore, improving the performance and increasing the operating bandwidth of vibration energy harvester become to two significant and urgent research focuses in past years. In this paper, a low-frequency piezoelectric-electromagnetic-triboelectric hybrid broadband vibration energy harvester is presented and investigated. It consists of flexible PET picking-up vibration structures which designed to achieve broadband behavior at low acceleration. In the meanwhile, integrate piezoelectric, triboelectric and electromagnetic mechanisms successfully enhanced the electric output of the hybrid energy harvester. As a result, the novel hybrid harvester can scavenge vibration energy at a wide vibration frequency. Under 0.5g acceleration at 20 Hz, the novel hybrid harvester obtained maximum output power 41.0 μW at a load resistance of 800.1 kΩ for one PEH unit, 66.5 μW at a load resistance of 343.1 Ω for one EMEH unit, and 4.6 μW at a load resistance of 1.4 MΩ for one TEH unit, and the piezoelectric, electromagnetic and triboelectric EH units can reach 3.5 Hz, 10.0 Hz, and 18.1 Hz operating bandwidth under 0.5 g acceleration, respectively.
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