利用静电不均匀性，通过电荷中继从滑动的水中发电

《Device》：Electricity generation from sliding water via charge relay with electrostatic heterogeneity

　　

更大的图景

水在自然环境和工程系统中不断流动，但水在表面滑动时产生的能量大部分尚未被利用。收集这种分散的能量，有助于在电气连接或电池维护不可行的情况下为传感器供电并监测液体输送。尽管基于水的发电机（如使用石墨烯基发电机或具有叉指电极的摩擦电发电机）可以从滑动液滴中发电，但在水持续单向流动时维持发电仍具有挑战性。解决这一挑战需要将连续的水流动与可重复的电荷转移相结合的设计。在这项工作中，我们提出了一种图案化电极设计，通过反复的电荷释放和恢复来支持电荷中继，应用于分布式能量收集和自供电液体传感。

亮点

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从滑动水中持续高效地发电

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静电异质性设计可编程局部电荷存储

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水的位置决定电荷转移的开关和方向

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分布式水能量收集和自供电液体传感的新范式

摘要

水在固体表面滑动可用于发电。然而，基于静电均匀设计的含水发电机在将单向水运动转化为可逆且高效的电荷转移过程方面效果不佳。在此，我们提出一种静电异质性设计，以实现从滑动水中发电。该设计通过一种图案化的、受晶体管启发的电极架构实现，该架构在单一表面上建立电荷富集区和电荷耗尽区。当水在表面移动时，会触发电荷富集区的电荷释放和电荷耗尽区的电荷恢复，形成维持发电的电荷中继。对于单个滑动液滴，我们的设备可提供高达125 V和200 μA的电压和电流。该设计兼容印刷电路板（PCB）制造，并扩展到受限通道液体流动，为水能量收集以及输液状态和气泡的自供电传感提供了一个平台。

图文摘要