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A Soft Magnetoelastic Generator for Wind-Energy Harvesting
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-08-02 , DOI: 10.1002/adma.202204238 Xun Zhao 1 , Ardo Nashalian 1 , Il Woo Ock 1 , Steven Popoli 1 , Jing Xu 1 , Junyi Yin 1 , Trinny Tat 1 , Alberto Libanori 1 , Guorui Chen 1 , Yihao Zhou 1 , Jun Chen 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-08-02 , DOI: 10.1002/adma.202204238 Xun Zhao 1 , Ardo Nashalian 1 , Il Woo Ock 1 , Steven Popoli 1 , Jing Xu 1 , Junyi Yin 1 , Trinny Tat 1 , Alberto Libanori 1 , Guorui Chen 1 , Yihao Zhou 1 , Jun Chen 1
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The current energy crises and imminent danger of global warming severely limit the ability to scale societal development sustainably. As such, there is a pressing need for utilizing renewable, green energy sources, such as wind energy, which is ubiquitously available on Earth. In this work, a fundamentally new wind-energy-harvesting technology is reported, which is based on the giant magnetoelastic effect in a soft composite system, namely, magnetoelastic generators. Its working principle is based on wind-induced mechanical deformation, which alters the magnetic field in a soft system converting the wind energy into electricity via electromagnetic induction from arbitrary directions. The wind-energy-harvesting system features a low internal impedance of 68 Ω, a high current density of 1.17 mA cm–2, and a power density of 0.82 mW cm–2 under ambient natural wind. The system is capable of sustainably driving small electronics and electrolytically splitting water. The system can generate hydrogen at a rate of 7.5 × 10–2 mL h–1 with a wind speed of 20 m s−1. Additionally, since magnetic fields can penetrate water molecules, the magnetoelastic generators are intrinsically waterproof and work stably in harsh environments. This work paves a new way for wind-energy harvesting with compelling features, which can contribute largely to the hydrogen economy and the sustainability of human civilization.
中文翻译：
一种用于风能收集的软磁弹性发电机
当前的能源危机和迫在眉睫的全球变暖危险严重限制了可持续扩展社会发展的能力。因此，迫切需要利用可再生的绿色能源，例如在地球上无处不在的风能。在这项工作中，报道了一种全新的风能收集技术，它基于软复合系统中的巨磁弹性效应，即磁弹性发电机。它的工作原理是基于风引起的机械变形，它改变软系统中的磁场，通过来自任意方向的电磁感应将风能转化为电能。风能收集系统具有 68 Ω 的低内部阻抗和 1.17 mA cm –2的高电流密度，在环境自然风下的功率密度为 0.82 mW cm –2 。该系统能够可持续地驱动小型电子设备和电解分解水。该系统可以在 20 m s -1的风速下以 7.5 × 10 –2 mL h –1的速率产生氢气。此外，由于磁场可以穿透水分子，磁致弹性发电机本质上是防水的，可以在恶劣的环境中稳定工作。这项工作为具有引人注目的功能的风能收集铺平了新的道路，这可以在很大程度上促进氢经济和人类文明的可持续性。
更新日期：2022-08-02
中文翻译：
一种用于风能收集的软磁弹性发电机
当前的能源危机和迫在眉睫的全球变暖危险严重限制了可持续扩展社会发展的能力。因此，迫切需要利用可再生的绿色能源，例如在地球上无处不在的风能。在这项工作中，报道了一种全新的风能收集技术，它基于软复合系统中的巨磁弹性效应，即磁弹性发电机。它的工作原理是基于风引起的机械变形，它改变软系统中的磁场，通过来自任意方向的电磁感应将风能转化为电能。风能收集系统具有 68 Ω 的低内部阻抗和 1.17 mA cm –2的高电流密度，在环境自然风下的功率密度为 0.82 mW cm –2 。该系统能够可持续地驱动小型电子设备和电解分解水。该系统可以在 20 m s -1的风速下以 7.5 × 10 –2 mL h –1的速率产生氢气。此外，由于磁场可以穿透水分子，磁致弹性发电机本质上是防水的，可以在恶劣的环境中稳定工作。这项工作为具有引人注目的功能的风能收集铺平了新的道路，这可以在很大程度上促进氢经济和人类文明的可持续性。
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