Waste energy harvesting is a method of generating small amounts of energy, usually through vibrations or thermal energy. Macro-fiber Composites (MFCs) have been employed in energy harvesting applications utilizing the piezoelectric effect, however, energy harvesting using the pyroelectric effect in MFCs has not been thoroughly explored. This paper takes strides in investigating the energy generated using the pyroelectric effect with P1 and P2 MFCs using two different oscillating temperature rates at 5°C/min and 10°C/min. Numerical temperature data along with analytical temperature functions were used to model the pyroelectric effect and the result was compared to experimental tests. Depending on the size of the MFC, type, resistor used, and the temperature rate, the energy generated varies from 0.4 to 24 µJ for the P1 MFC, and 8 to 459 µJ for the P2 MFC. The maximum specific power was also estimated analytically, numerically, and experimentally. A resistor sweep was performed using the numerical model to calculate the optimal resistance that would provide the most energy. The resistor was in the Gigaohm (GΩ) to Teraohm (TΩ) range for the specified temperature profiles. The required resistance to generate the maximum energy decreased as the temperature rate and the size of the MFC increased. This was validated with experiments conducted at varying resistances. Because this is energy generated from the ambient environment, pyroelectric harvesting can be used to power devices without cost to the source. This form of harvesting can be used in any place where there is a natural thermal cycle (i.e. due to weather or machine giving off thermal energy).

中文翻译：

---

使用宏纤维复合材料通过热释电效应产生的能量

废能收集是一种产生少量能量的方法，通常是通过振动或热能。宏纤维复合材料 (MFC) 已被用于利用压电效应的能量收集应用，但是，尚未彻底探索利用 MFC 中的热释电效应进行能量收集。本文在研究使用 P1 和 P2 MFC 的热释电效应产生的能量方面取得了长足的进步，使用两种不同的振荡温度速率，分别为 5°C/min 和 10°C/min。数值温度数据与分析温度函数一起用于模拟热释电效应，并将结果与​​实验测试进行比较。根据 MFC 的尺寸、类型、使用的电阻器和温度速率，P1 MFC 产生的能量从 0.4 到 24 µJ，P2 MFC 为 8 至 459 µJ。还通过分析、数值和实验估计了最大比功率。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。还通过分析、数值和实验估计了最大比功率。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。还通过分析、数值和实验估计了最大比功率。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。数值上和实验上。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 到兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。数值上和实验上。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。使用数值模型进行电阻扫描，以计算可提供最大能量的最佳电阻。对于指定的温度曲线，电阻器在千兆欧 (GΩ) 至兆欧 (TΩ) 范围内。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。随着温度速率和 MFC 尺寸的增加，产生最大能量所需的电阻降低。这通过在不同电阻下进行的实验得到了验证。由于这是从周围环境产生的能量，因此热释电收集可用于为设备供电，而无需为源头带来成本。这种收获形式可用于任何存在自然热循环（即由于天气或机器释放热能）的地方。