非接触式摩擦纳米发电机电荷补偿方法

摩擦纳米发电机(TENG)是一种很有前途的环境能量收集装置,由于其发电原理为不同材料间的相互接触摩擦,使得材料磨损严重,严重降低了设备的机械耐久性和电能输出稳定性。非接触式TENG是解决材料磨损最直接有效的方法,但非接触式TENG会因为电荷量衰减而导致发电效率降低。基于此,利用摩擦电极间接触力响应的滞后特性,结合凸轮装置的行程控制方法,通过电极间低-高-低接触压力的周期性转换,实现对非接触式TENG的电荷补偿。经电荷补偿后非接触式TENG的电压增加了约50 V,电荷量增加了约20 nC,在最佳负载电阻下功率密度增加了约6 mW/m^(2),有效地提高了非接触式TENG的输出性能。此外,该电荷补偿方法可以在无需改变任何激励条件下自动切换工作模式,为非接触式TENG有效地进行电荷补偿,可为摩擦纳米发电机的寿命提升研究提供参考。