特种功能材料重点实验室

研究进展

程纲教授课题组在Advanced Functional Materials上发表摩擦纳米发电机无源高效电源管理的研究

信息来源: 发布日期: 2018-11-02作者: 浏览次数:

 近期,程纲教授课题组的研究成果《High energy storage efficiency triboelectric nanogenerator with unidirectional switch and passive power management circuit》在Advanced Functional Materials上发表。

Advanced Functional Materials, 2018, 1805216.(IF=13.325,JCR一区)

网址链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201805216

摩擦纳米发电机(TENG)的输出具有电压高、电流低的特性,需要使用电源管理电路(PMC)将其电能高效存储起来,以满足小型电子器件的供电要求。但是,TENG的输出阻抗大,与PMC的阻抗不匹配,是发展高效PMC所面临的重要问题。该工作将双触点组成的单向开关引入到TENG,发展了一种单向开关式摩擦纳米发电机(TENG-UDS)。TENG-UDS的等效阻抗小于1 kΩ,可以在1 kΩ到1 GΩ的负载范围内保持输出能量的最大化,不受负载电阻的影响,而且无需整流电路就实现了单向的输出电压。在此基础上,设计了由电感、二极管和储能电容等简单原件组成的无源电源管理电路。理论计算结果表明,该无源电源管理电路的总能量存储效率可以达到75.8%。在对10 μF电容的实际充电测试中,总能量存储效率可以达到48.0%。演示结果表明,利用此电源管理电路所存储的电能可以驱动商用电子表和高亮度的QLED器件。基于TENG-UDS的无源电源管理电路具有结构简单、能耗低、能量存储效率高的优点,有望在TENG的电源管理及其实际应用中发挥重要作用。

                                                         基于TENG-UDS的无源高效电源管理电路的结构示意图及其输出特性