基于摩擦纳米发电机的无线能量传输系统

发布时间：2021-11-17 15:26

　　绿色能量收集技术具有解决能源短缺危机和防止全球气候变暖的潜力,它可以稳定高效的为大量的个人电子设备,传感器,构成物联网的传感网络以及可穿戴便携电子设备供电。摩擦纳米发电机是近年来新兴的能量收集技术,它基于摩擦发电和静电感应原理,具有成本低,输出功率高等优点,并且拥有大量的可选择的摩擦材料。由于摩擦纳米发电机输出功率高,它的应用场景十分广泛,例如完全自供电传感器,可穿戴电子设备以及物联网设备。然而,这需要涉及到复杂的能量转化过程:从机械能到电能的转化,电压信号的整流滤波,能量的存储,最后给电子设备供电。能量转化的每一个环节都会产生能量损失,这在很大程度上降低了整体的能量转化效率。这里我们提出一种磁耦合谐振无线摩擦纳米发电机系统,它不仅可以用来无线收集摩擦纳米发电机产生的能量,还可以直接将收集的能量转化为无线传感信号,建立传感系统。本文的主要研究内容如下:（1）我们建立了理论仿真模型分析了振荡信号产生的原因,并给出了能量传输效率的计算方法。我们使用直径为10cm的线圈,测试出在5厘米的距离下,能量传输效率高达73%。该理论模型的计算结果与实验结果完全一致。（2）三种应用场景实例表明,该谐振... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

垂直模式摩擦发电机的工作原理

浙江省硕士学位论文6图2.1垂直模式摩擦发电机的工作原理2.1.2滑动式摩擦纳米发电机水平滑动式[63,64]摩擦纳米发电机也可以用来构建谐振耦合无线摩擦纳米发电机系统。图2.2所示为水平滑动式摩擦纳米发电机系统的结构原理图。水平滑动式摩擦纳米发电机的基本原理是当两个摩擦材料相互接触并水平滑动分离时，摩擦材料表明产生的静电产生电场，电极上的电荷发生流动以平衡该电场，从而形成电流。具体工作过程如图2.2所示，本例所使用的正负摩擦材料分别为PA6和PDMS，当两种摩擦材料相互接触时，PA6倾向于失去电子，PDMS倾向于得到电子。因此PA6带正电，PDMS带负电，但由于两种电荷存在于相互接触的材料表面，因此并不能形成电势差。当两种材料水平滑动产生位移时，需要金属电极内部发生电荷移动，以此来平衡电场，整个回路中的电流正是在这个过程中产生的。图2.2水平滑动模式摩擦纳米发电机及其工作原理2.1.3单电极式摩擦纳米发电机单电极模式摩擦纳米发电机[65]同样也可以用来构建谐振耦合无线摩擦纳米发电机系统。

单电极模式摩擦纳米发电机及其工作原理

【参考文献】：
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本文编号：3501191