西工大研製的納米發電機實現微風能的高效轉換與存儲集成

2020-11-26 西北工業大學新聞網

西工大新聞網6月28日電（董廣志）近日，西北工業大學材料學院樊慧慶教授課題組博士研究生任小虎在國家自然科學基金和博士論文創新基金等項目支持下，創新地研製出一種納米發電機實現了微弱風能的高效收集與轉化存儲，研究成果Wind energy harvester based on coaxial rotatory freestanding triboelectric nanogenerators for self-powered water splitting發表在能源材料領域重要學術期刊《Nano Energy》（IF=13.120，2018, Volume 50, Pages 562-570），提出基於旋轉式摩擦納米發電機的自供能電解水產氫系統，為微機械能的收集與轉化探索了新思路，論文合作者有王超、馬江微、李華、張明昌、雷慎輝、王維佳，通訊作者是樊慧慶教授。（DOI: doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.06.002）

（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518303975）

圖1 微弱風能轉換用自懸浮旋轉式摩擦納米發電機的結構、原理、材料與樣機

圖2 基於該摩擦納米發電機的自供能電解水產氫系統示意圖

此外，在太陽能研究方向，課題組新入職的青年博士王維佳副教授聯合德國慕尼黑工業大學、慕尼黑散裂中子源巧妙地利用飛行時間-掠入式小角中子散射（TOF-GISANS）和掠入式大角X射線散射（GIWAXS），研究了溶劑添加劑對於有機太陽能電池活性層內部納米結構和結晶度的影響規律，為高效利用清潔太陽能提功了理論支撐，研究成果Influence of Solvent Additive 1,8-Octanedithiol on P3HT:PCBM Solar Cells以第一作者發表在功能材料領域高水平學術期刊《Advanced Functional Materials》（IF=13.325，2018, Volume 28, Page 1800209），並當選為該雜誌內封面（DOI: 10.1002/adfm.201870130）。

（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201800209）

圖3 中子波長從2 Å逐步增加至14.8 Å的二維TOF-GISANS示意圖

圖4 不同含量溶劑添加劑ODT對P3HT:PCBM體異質結有機太陽電池活性層作用機理

石油、煤炭等化石能源為人類提供了充足的動力電源，然而也帶來了日益嚴重的環境問題，發展風力、太陽能發電等新型潔淨能源勢在必行，但大型風力發電存在設備價格昂貴和穩定性差等問題。如何有效、合理利用日常生活中不斷變化的微弱風力、清潔陽光等能源仍需要科技人員的持續創新。清風自懸儲氫能、陽光巧反變動力。面對新能源發展的迫切需求，西北工業大學電子信息材料課題組充分利用新材料創新與潔淨能源技術相結合，對小型納米發電機和有機太陽能電池的深入研究，為分布式微型電力系統探索新思路，具有重要科學意義與實用前景。

（審稿：付前剛）

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