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  可穿戴復合式能量收集器呈現出為可穿戴電子設備供電的巨大潛力，因為它們規避了單一能量收集器的不連續能源供給問題，能夠同步或互補的利用更多能量來源。摩擦納米發電機(TENGs)與生物燃料電池(BFCs)的復合具有廣闊的應用前景，然而，有兩個主要的挑戰。首先，兩種能量收集器的輸出嚴重不匹配，目前優化能量管理設計尚未被研究報道。其次，以前報道的可穿戴復合式能量收集器件大多基于平面結構，缺乏透氣性，不僅影響佩戴舒適性而且可能誘發皮膚疾病。

  有鑒于此，中山大學衣芳教授課題組與清華大學王曉峰課題組合作，開發了一種具有良好透氣性和舒適性的織物型柔性可穿戴復合式能量收集器(BWHEH)，它由織物型摩擦納米發電機(T-TENG)和纖維型生物燃料電池(F-BFCs)編織而成。為匹配和優化二者的輸出特性，專門設計了能量管理電路，可將輸出功率放大~46.1倍，顯著降低了有效內部阻抗，提高了常見可穿戴負載條件下的功率輸出。詳細介紹了TENG-BFC復合的能量管理原理。BWHEH自供電能量管理系統可以通過收集人體運動能和人體汗液能為常見便攜式電子設備持續供電。這項工作為能量收集提供了新的途徑，并為大功率復合式能量收集器提供了基礎指導。相關研究成果以“A breathable and woven hybrid energy harvester with optimized power management for sustainably powering electronics”為題發表在最新一期《Nano Energy》上。

圖1. BWHEH的設計和概念

圖2. T-TENG的工作原理及性能表征

圖3. F-BFC的工作原理及性能表征

  為匹配T-TENG大電壓、小交流電和F-BFC小電壓、直流電的輸出特性，使兩股電輸出得到最大化的利用，設計了一個專門的能量管理電路(PMC)。

圖5. BWHEH自供電能源系統應用演示

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523002732

  衣芳教授課題組介紹：

  衣芳教授于2018年8月至今在中山大學材料科學與工程學院工作。課題組研究工作涉及柔性能源和傳感方向，研究柔性能源轉化和存儲，柔性傳感材料和器件等。課題組現誠聘博士后和專職科研人員，有意者請發簡歷至衣芳教授郵箱。招聘詳情可見網址https://mse.sysu.edu.cn/article/563。