一种基于CNT/石墨烯复合气凝胶的振动能量收集器

摘要

机械能收集器因在收集海洋能、人类运动机械能、自供电等领域具有广泛的应用前景而得到了迅速的发展。为了收集环境中的低频振动机械能,我们设计了一种基于CNT/石墨烯复合气凝胶的振动能量收集器。由于石墨烯气凝胶内部大量片层会与电解液构成双电层,且在机械往复压缩过程中扩散层中的溶剂化阴离子发生迁移,这会使电子在外电路中发生移动,从而产生电能。结果表明,该能量收集器在0.2 Hz的低频环境下,可稳定提供215.6 mV的输出电压与2.12 mW/g的输出功率密度,且经10,000次的压缩后,仍保持有161 mV的输出电压,实现了将机械能以电化学的形式转换成电能。本文对器件的性能影响因素进行了详细分析,并总结了最佳工作条件。此外,还将该器件用于收集人体活动时的机械能,可产生240 mV的输出电压,进一步表明了其在人体运动能量收集领域的应用价值。