熱電能量收集
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
熱電能量收集的實例教程
案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
幾何模型：
仿真結(jié)果：
操作步驟：
1.打開comsol mutiphysics，點擊model wizard→2d→fluid flow→fluid-structure interaction（fsi），點擊add→study，選擇preset studies→time dependent，點擊done。
案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
幾何模型：
仿真結(jié)果：
操作步驟：
1.打開comsol mutiphysics，點擊model wizard→2d→fluid flow→fluid-structure interaction（fsi），點擊add→study，選擇preset studies→time dependent，點擊done。
案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
幾何模型：
仿真結(jié)果：
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1.打開comsol mutiphysics，點擊model wizard→2d→fluid flow→fluid-structure interaction（fsi），點擊add→study，選擇preset studies→time dependent，點擊done。
近日，北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院、新型功能材料教育部重點實驗室侯育冬教授團(tuán)隊，成功開發(fā)出一種具有優(yōu)異發(fā)電特性和長時間服役穩(wěn)定性的懸臂梁式柔性壓電能量收集器。相關(guān)研究成果發(fā)表于能源領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)刊物Nano Energy（IF=13.14）上。
文章鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518305676
隨著各類小型電子設(shè)備以及物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，迫切需要開發(fā)高性能、輕量化，可持續(xù)性強(qiáng)的能量供應(yīng)器件。在目前各種形式的能量收集器中，柔性壓電能量收集器依托優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的環(huán)境適應(yīng)性以及突出的能量收集性能有望集成于個人電子設(shè)備以及無線傳感器中，持續(xù)進(jìn)行能量供應(yīng)。如何基于填料設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化在提升柔性壓電能量收集器發(fā)電功率的同時，保持長時間的工作穩(wěn)定性是本方向的研究難點。
最近，侯育冬教授團(tuán)隊率先開發(fā)出一種具有優(yōu)異服役特性的極性納米棒填料織構(gòu)化柔性壓電復(fù)合材料。在能量收集材料設(shè)計理論指導(dǎo)下，以熔鹽化學(xué)合成的具有單軸強(qiáng)極性的BaTi2O5納米棒為填料，聚偏氟乙烯PVDF為基體，通過熱壓取向工藝將BaTi2O5納米棒定向排列于聚合物基體中，構(gòu)建出具有高換能系數(shù)的織構(gòu)化柔性BaTi2O5/PVDF壓電復(fù)合材料。
研究發(fā)現(xiàn)，以該材料制作的懸臂梁式柔性壓電能量收集器，在嚴(yán)苛的振動條件下（10g加速度）表現(xiàn)出高能量密度27.4 μW/cm3。更為重要的是，即使經(jīng)過長時間的振動周期循環(huán)（~330,000），柔性壓電能量收集器仍能保持其發(fā)電特性而不劣化。
展開 有效利用來自液體的能量將促進(jìn)可再生能源領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新，符合碳中和所提出的要求，也將有效促進(jìn)造紙工業(yè)的高端化和綠色化發(fā)展。在眾多的液體能量收集的技術(shù)中，液-固摩擦納米發(fā)電機(jī)具有器件簡易、輸出高、材料選擇廣泛等優(yōu)勢。為了進(jìn)一步提升摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出性能，研究人員開發(fā)了許多先進(jìn)方法。其中，化學(xué)功能化策略不僅在增加電荷密度方面具有很大優(yōu)勢，而且拓寬了摩擦電材料的選擇范圍，進(jìn)一步拓寬了液-固摩擦起電的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，從分子水平改變材料的摩擦電特性，這種改性是持久和穩(wěn)定的。此外，化學(xué)功能化策略在弱化液-固摩擦起電方面也具備優(yōu)勢，液-固摩擦起電的弱化可以有效減弱靜電效應(yīng)帶來的危害。因此，系統(tǒng)地總結(jié)化學(xué)功能化策略在強(qiáng)化和弱化液-固摩擦起電過程中的建設(shè)性作用及其相關(guān)的應(yīng)用是有必要的。
基于此，廣西大學(xué)聶雙喜教授課題組系統(tǒng)性地綜述了基于化學(xué)功能化策略調(diào)控液-固接觸起電的最新研究進(jìn)展。介紹了化學(xué)功能化策略在提高液-固接觸起電性能的研究進(jìn)展。同時，重點關(guān)注了化學(xué)功能化策略在弱化固體材料和液體材料起電性能的最新進(jìn)展，并進(jìn)一步闡述了弱化固-液摩擦起電在自供電化學(xué)傳感、物理傳感、靜電效應(yīng)消除等方面應(yīng)用的重要意義。最后討論了當(dāng)前該領(lǐng)域內(nèi)化學(xué)功能化在固體表面改性和液體分子修飾方面存在的問題及挑戰(zhàn)。
圖1 液-固接觸帶電研究中的典型例子和發(fā)展時間線。
圖2 液-固接觸起電未來的發(fā)展趨勢。
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熱電能量收集的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
熱電能量收集的最新內(nèi)容
材料科學(xué)家洪敏副教授通過 2023 年澳大利亞研究理事會 (ARC) 未來獎學(xué)金計劃獲得了 100 萬美元的資助，用于開發(fā)新一代高性能熱電能量收集技術(shù)。洪副教授表示，熱電材料為減少化石燃料的使用和避免全球能源危機(jī)提供了一種有前景的解決方案。
熱電技術(shù)最重要的方面之一是它能夠從工業(yè)過程、發(fā)電廠和其他來源捕獲廢熱，否則這些廢熱將會損失。
軟設(shè)備-可穿戴電子產(chǎn)品、植入物、軟機(jī)器人、傳感器等等技術(shù)前景加速了對可變形能源的需求。可變形能源能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的設(shè)備可以實現(xiàn)自供電、無繩索和可持續(xù)的設(shè)備。 來自北卡羅來納州立大學(xué)的學(xué)者介紹了一種完全柔軟和可伸縮(>400%應(yīng)變)的能量采集器，該采集器基于可變面積雙電層電容器(≈40μF cm?2)。機(jī)械地改變EDL面積，從而改變電容，破壞平衡，并產(chǎn)生通過外部電路的電荷運動的驅(qū)動力。現(xiàn)有的E
在造紙工業(yè)中，液體或者紙漿懸浮液與固體的摩擦，纖維素與液體的摩擦等現(xiàn)象深刻影響著造紙工業(yè)生產(chǎn)和紙張質(zhì)量。有效利用來自液體的能量將促進(jìn)可再生能源領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新，符合碳中和所提出的要求，也將有效促進(jìn)造紙工業(yè)的高端化和綠色化發(fā)展。在眾多的液體能量收集的技術(shù)中，液-固摩擦納米發(fā)電機(jī)具有器件簡易、輸出高、材料選擇廣泛等優(yōu)勢。為了進(jìn)一步提升摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出性能
皮膚作為人體最大的器官，近年來為科學(xué)家設(shè)計新型可拉伸電子帶來了諸多啟發(fā)。通過精巧地設(shè)計并組合相關(guān)電子元器件及彈性體材料，研究人員已成功開發(fā)出諸如電子皮膚（electronic skin）等仿人體皮膚的電子設(shè)備，并在可穿戴電子，可穿戴康復(fù)機(jī)械人和軟體機(jī)器人等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景
近日，北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院、新型功能材料教育部重點實驗室侯育冬教授團(tuán)隊，成功開發(fā)出一種具有優(yōu)異發(fā)電特性和長時間服役穩(wěn)定性的懸臂梁式柔性壓電能量收集器。相關(guān)研究成果發(fā)表于能源領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)刊物Nano Energy（IF=13.14）上。
文章鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518305676
本文亮點：結(jié)合彈簧結(jié)構(gòu)和多層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，制作了摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）陣列，該陣列由四個球形TENG和彈簧輔助多層結(jié)構(gòu)組成，用于收集水波能量。在水波的驅(qū)動下，這個TENG陣列產(chǎn)生15.97 mW的高輸出功率，展示了高效水波能量收集的能力。
能源在人類生活中扮演著非常重要的角色，現(xiàn)階段能源的消耗主要依賴于傳統(tǒng)化石能源，這是一種有限的、非可再生的能源。隨著化石能源的不斷開采和枯竭，迫切需要尋找一些新型的能源形式
案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
幾何模型：
仿真結(jié)果：
操作步驟：
1.打開comsol mutiphysics，點擊model wizard→2d→fluid flow
案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
幾何模型：
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操作步驟：
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案例描述：圓柱繞流是流體力學(xué)中一個重要的現(xiàn)象，可將圓柱繞流產(chǎn)生的卡門渦街現(xiàn)象應(yīng)用到實際的工程中——能量收集器。本案例通過利用comsol研究卡門渦街產(chǎn)生的能量是如何轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)的動能，在仿真中利用率comsol的流固耦合模塊和動網(wǎng)格功能。
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操作步驟：
1.打開comsol mutiphysics，點擊model wizard→2d→fluid flow
