交流法抗疲劳弹性体发电机

一周不间断运行

通过交流驱动实现小电容变化下高能量输出，避免了大形变导致的疲劳失效，兼具高性能与长寿命。

Xu, Zisheng · Tan, Jianbo · Chen, Haojie · Di, Kui · Bao, Kunwei · Jinzhan, Cheng · Xie, Xinjun · Shaodi, Zheng · Lin, Shizhe · Jiancheng, Cai · 程廷海 · 刘立武 · 王中林 · E, Shiju Ju

Nano Energy 2023

具体参数

能量密度

{'zh': '111', 'en': '111'} mJ/g

能量转换效率

{'zh': '51.8', 'en': '51.8'} %

电荷密度

{'zh': '5.6', 'en': '5.6'} mC/m²

连续运行后能量密度

{'zh': '100', 'en': '100'} mJ/g

连续运行后电荷密度

{'zh': '4.6', 'en': '4.6'} mC/m²

技术优势

小电容变化实现高性能

通过交流方法，利用结构参数在仅两倍的电容变化下获得高能量输出，避免了大幅形变引起的疲劳和失效。

可连续运行一周

在1.5 Hz下连续运行超过7天（>100万次循环）后，仍能保持超过100 mJ/g的能量密度和4.6 mC/m²的电荷密度，展示出优异的抗疲劳性能。

能量转换效率高

能量转换效率达到51.8%，意味着超过一半的输入机械能被转换为电能，有利于实际应用。

可集成成自供电系统

研究者开发了由两个AC-DEG组成的集成装置，能够为不同容量的商用锂聚合物电池充电，展示了实际应用潜力。

应用场景

• 可穿戴能量收集：在人体运动产生的小形变下高效收集能量，为可穿戴电子设备供电，且抗疲劳适合长期佩戴。
• 机械能收集：从环境机械振动中回收能量，转换效率高（51.8%），可替代传统电磁或压电收集器。
• 自供电系统：可直接为商用锂聚合物电池充电，构建无需外部电源的自供电系统。
• 可再生能源发电：将环境中的机械能转化为电能，作为一种可再生、无污染的能源产生方式。