广西大学机械工程学院的Han Zhou等科研人员研究了一种安装在自行车制动器上的双模旋转式摩擦电动纳米发电机（DMR-TENG），用于收集骑行和制动时的动能。在汽车动能采集方面以及智能交通领域均具有潜在的应用前景。
电力是第二次工业革命期间兴起的最重要的技术之一。近年来，随着物联网的发展，大型集中式发电厂可能无法满足分布式电子设备的所有需求。因此，从工作环境中收集机械能，是为智能交通中的众多分布式传感器和电子设备供电的理想解决方案。摩擦起电现象的发现可以追溯到公元前600年。
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但是，直到2012年摩擦电动纳米发电机（TENG）的发明，这种电力才得以利用。具有适当功率管理策略的TENG在从环境中收集低频和微振幅机械方面具有无可比拟的优势，原因在于它的柔性结构和固有的电气特性。过去几年，从制动器中收集动能的研究激发了研究人员将TENG作为收集方法的尝试。因为再生制动系统是一种能有效收集和利用汽车多余动能的电动汽车制动技术。而摩擦电纳米发电机（TENG）作为一种基于接触带电的新型能源技术，适用于收集制动系统中的耗散动能。
图1：双模旋转式TENG的3维示意图
在这项研究中，研究人员研发了一种双模旋转式TENG（DMR-TENG），它安装在自行车盘式制动器上，用于在骑行模式和制动模式下收集动能。研究人员首先分析了DMR-TENG的发电机理，然后通过仿真和实验研究了不同结构和运动学参数的特性。
图2：双模旋转式TENG组装进自行车制动系统
此外，通过控制DMR-TENG的两个摩擦电层之间的距离，为两种模式切换设计了一种联动机构。结果表明，在骑行和制动时，DMR-TENG可以同时亮起156个串行LED。此外，它可以为300μF电容器充电，并用作驱动速度计的电源，该速度计可以实时测量自行车的速度。这项工作在车辆动能收集方面显示出可观的前景，并可能在智能交通中具有潜在的应用。
参考文献
Zhou, H., Liu, G., Gao, Y., Wang, Z., Qin, Y., Wang, Y., Lin, Y., Xie, Y., Chen, Y. and Zhang, C. (2021), Dual Mode Rotary Triboelectric Nanogenerator for Collecting Kinetic Energy from Bicycle Brake. Adv. Energy Sustainability Res. 2000113. https://doi.org/10.1002/aesr.202000113 [Physical Sciences]
原文刊载于【OALandscape】公众号
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