在物聯(lián)網(wǎng)中,存在著數(shù)量巨大且分布廣泛的傳感器。傳統(tǒng)的使用電池供電的方式顯示出越來越多的弊端,如壽命有限、維護(hù)復(fù)雜、難以回收且易對環(huán)境造成污染。收集傳感器所在位置的機(jī)械能,發(fā)展自驅(qū)動的供能系統(tǒng)是一種有效的能源解決方案。摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）作為一種新型的能源獲取方式,可以收集環(huán)境或人體運(yùn)動產(chǎn)生的機(jī)械能,并將其直接轉(zhuǎn)化為電能。與電磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)相比,TENG在收集低頻的機(jī)械能時具有極大的優(yōu)勢。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及過程中,TENG可以作為微型電子器件的電源,與電子器件復(fù)合發(fā)展自驅(qū)動的供電系統(tǒng)。另外其自身也可以作為自驅(qū)動的傳感器用于環(huán)境監(jiān)測、人機(jī)交互、生物傳感等。但是,TENG高阻抗的特性使其難以直接為電子器件供電,需要使用電源管理電路（PMC）將TENG中的電能高效的存儲在電容或電池中。TENG的輸出阻抗一般在1-10MΩ范圍內(nèi),這與通常PMC的低輸入阻抗（kΩ量級）不匹配,導(dǎo)致TENG的能量無法輸入到PMC中。在本論文中,基于我們前期在脈沖式摩擦納米發(fā)電機(jī)（Pulsed-TENG）方面所做的工作,我們從TENG的輸出調(diào)控與電源管理兩方面進(jìn)行研究,著力解決TENG與PMC之間的阻抗匹配問題... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同尺度的能源及應(yīng)用

的制造過程中，晶體管很容易被靜電荷產(chǎn)生的高壓放電擊穿；在石油、天然氣物質(zhì)的運(yùn)輸過程中，摩擦產(chǎn)生的靜電荷通常是其爆炸或引燃的導(dǎo)火索；航空飛荷會干擾無線信號的發(fā)射，對安全飛行及人體生命帶來極大的威脅；尤其在工靜電荷導(dǎo)致的粉塵、氣體爆炸的事件時常發(fā)生。所以在我們以前的認(rèn)知里，摩直都被當(dāng)做一種負(fù)面效應(yīng)。直到 2012 年，王中林院士發(fā)明了 TENG，摩擦起被廣泛的應(yīng)用到機(jī)械能的采集中[20-27]。TENG 的基本工作原理是摩擦起電與靜耦合[19]。摩擦納米發(fā)電機(jī)在收集自然環(huán)境中低頻運(yùn)動的機(jī)械能時具有極大的1.3.2 摩擦納米發(fā)電機(jī)的基本模式基于 TENG 的工作原理，研究者開展了深入的研究，發(fā)展了四種基本的模式， 所示。分別為垂直接觸-分離模式[28-31]、水平滑動模式[32-34]、單電極模式[35-39]和式[40-42]。

) 垂直接觸-分離模式圖 1-3 所示，將兩個不同的背部鍍有金屬電極的介電薄膜相互疊放在一起摩擦電序列[43]，兩個極性不同的薄膜的接觸會使其表面分別帶上正負(fù)電荷由于外加的作用力發(fā)生分離時，在薄膜中間產(chǎn)生一個小的間隙，從而在兩生感應(yīng)電勢差。在連接外部負(fù)載后，電子會從一個電極轉(zhuǎn)移到另一個電極向電勢差來平衡靜電場。當(dāng)兩個介電薄膜之間的間隙閉合時，由兩個薄膜形成的電勢差消失，電子發(fā)生回流[4]。


本文編號：3387316