Feuchtigkeitsbeständiges und stabiles drahtloses Windsensorsystem basierend auf einem triboelektrischen Nanogenerator mit einer Lade‐Erregungsstrategie

Zusammenfassung Die Ernte von Windenergie aus der Umgebung durch triboelektrische Nanogeneratoren (TENG) ist äußerst wichtig für die Stromversorgung drahtloser Sensorsysteme. Die Leistung von TENG wird jedoch stark von der Umgebungsfeuchtigkeit beeinflusst, was die Messgenauigkeit und Stabilität der Sensoren ernsthaft einschränkt. Hier wird ein durch Flattern angetriebener TENG vorgeschlagen, der aus einer Al-Folien-Zwischenschicht besteht, die durch FEP-Membranen (FEP/Al/FEP) abgedichtet ist, um die Al-Folie von der externen Umgebung zu isolieren. Ein Selbstlade-Erregungskreis wird verwendet, um Ladungen in die Al-Folien-Zwischenschicht einzuspeisen, um eine hohe Ladungsdichte zu erreichen, was die Abhängigkeit von Triboelektrifizierung erheblich reduziert. Darüber hinaus wird eine elastische Stahlplatte entworfen, die am festen Ende mit einer flatternden Membran verbunden ist, um eine hohe Stabilität der Vibration zu erreichen. Folglich wird die Beeinträchtigung durch Feuchtigkeit und andere externe Umweltfaktoren dieses neuen Typs von elastisch unterstütztem TENG (EA-TENG) mit Selbstladeerregung erheblich reduziert und die Ausgangsleistung im Vergleich zu traditionellen, durch Flattern angetriebenen TENGs erheblich verbessert. Um eine praktische Anwendung zu demonstrieren, werden ein Windgeschwindigkeitsüberwachungs- und Warnsystem entworfen, das eine Echtzeit-Windgeschwindigkeitsmessung und einen Warnhinweis bei Überschreitung des Windgeschwindigkeitsgrenzwertes ermöglicht. Das in dieser Studie entwickelte feuchtigkeitsbeständige und stabile drahtlose Windsensorsystem hat großartige Anwendungsmöglichkeiten beim Aufbau großflächiger Sensornetzwerke.