基于摩擦电纳米发电机的波浪能量转换潜力估算：一种通用设计方法

《ACS Applied Electronic Materials》：Potential Estimation on Wave Energy Conversion via Triboelectric Nanogenerators: A General Design Method

波浪能收集中的摩擦纳米发电机（TENGs）分阶段效率评估与设计策略研究，通过壳体结构优化和内部布局创新，实现机械能至电能的高效转换，建立简化的输出电压模型，并验证五层圆柱结构原型机达到57.1%的瞬时能量转换效率与47.9mW功率输出。

　　

摩擦电纳米发电机（TENGs）是一种具有收集波浪能量潜力的技术。在此，我们分阶段评估了TENGs的能量转换效率，并提出了一种用于波浪能量收集的通用设计策略，包括外壳设计和内部结构布局。首次基于流体动力学模拟计算了不同外壳的波浪能量吸收效率。在理想条件下，圆柱形外壳的能量捕获效率最高可达29.5%。其次，比较了不同的内部结构布局以寻求最大的能量密度。同时，我们建立了一个简化的TENGs输出电压方程，以定量描述其实际工作状态。最后，为了验证前述研究结果，我们设计了一个由五个TENGs组成的圆柱形原型装置。其最大瞬时能量转换效率（机械能到电能的转换）为57.1%，输出功率为47.9毫瓦。这项工作为利用TENGs收集波浪能量提供了初步的理论探索和工程指导。