طراحي و بررسي عملكرد نانو‌مولد تريبو‌الكتريك مبتني برنانوكامپوزيت PVDF/ Co Nanopowder

Design and performance evaluation of triboelectric nanogenerator based on PTFE and PVDF nanocomposite

با ورود تجهيزات الكترونيكي قابل‌حمل و پوشيدني به زندگي روزمره‌ي انسان‌ها و هم‌چنين با رشد سريع اينترنت اشياء(IoT) نياز به منابع انرژي جايگزين و در دسترس به شدت گسترش يافته است. مي‌توان با برداشت انرژي مكانيكي از محيط اطراف، انرژي مورد نياز اين سيستم‌ها را تأمين كرد. در سال‌هاي اخير نانو‌مولد تريبو‌الكتريك كه براي اولين بار توسط گروه وانگ در سال 2012 ارائه شد، راه‌حل مناسبي براي برداشت انرژي از محيط اطراف مي‌باشد. در اين تحقيق، طراحي، ساخت و بررسي نانو‌مولد تريبو‌الكتريك (TENG) مورد بحث قرار گرفته است كه در آن از نانوكامپوزيت پلي‌وينيليدن‌فلورايد/نانو‌پودر كبالت (PVDF/Co Nanopowder) كه داراي بار الكتريكي مثبت و پلي‌تترا‌فلوئورواتيلن (PTFE) كه داراي بار الكتريكي منفي است به عنوان صفحات تريبوالكتريك استفاده شده است. نانوپودرهاي كبالت ساخته شده به روش شيميايي سولوترمال به عنوان ماده تقويت كننده به پليمرهاي PVDF اضافه شده است. دستگاه از دو ماده تريبوالكتريك تشكيل شده است كه هر يك از آنها بر روي يك صفحه آلومينيومي قرار مي‌گيرند كه به عنوان الكترود عمل مي‌كند. هنگامي كه آنها به صورت مكانيكي با يكديگر تماس پيدا مي‌كنند، بارهاي مثبت و منفي منتقل مي‌شوند كه منجر به اختلاف پتانسيل مي‌شود. در اين پژوهش بسامد 3 هرتز مورد بررسي قرارگرفته است، كه ميزان جريان الكتريكي (Isc) ، ولتاژ خروجي (Voc)و بيشترين توان خروجي اين سيستم به ترتيب v 504 ، Aμ 35 و μW 4298 مي‌باشند كه توانايي روشن كردن 80 لامپ LED سفيد را دارد.

With the rapid growth of the IoT, the need for low-volume and accessible energy sources has greatly expanded. Triboelectric nanogenerator provides energy for systems by harvesting mechanical energy from the environment. In this research, the design, fabrication, and investigation of TENGs have been discussed, in which PVDF/Co Nanopowder, which has a positive electric charge, and PTFE, which has a negative electric charge, have been discussed. It has been used as triboelectric plates. The device consists of two triboelectric materials, each of which is placed on an aluminum plate that acts as an electrode. When they mechanically contact each other, positive and negative charges are transferred, resulting in a potential difference. In this research, the frequency of 3 Hz has been investigated, and the amount of electric current (Isc), output voltage, and maximum output power of this system are 504V, 35?A, and 4298 ?W