27、构建自主工业物联网网络：能源收集与能耗管理

构建自主工业物联网网络：能源收集与能耗管理

1. 混合能源收集器（HEHs）

1.1 HEHs简介

混合能源收集器（HEHs）是能够收集多种能源的系统。环境中的能源通常以不同能量形式的组合存在，例如旋转机械周围会同时存在振动和热量等环境能量损失。因此，采用热振动HEH可以收集机器部件附近的大部分环境能量。

1.2 HEHs的分类

HEHs可进一步分为同质HEHs和异质HEHs：
- 同质HEHs ：由两种或更多种具有不同能量转换物理原理，但收集相同环境能源的能量收集器组合而成。例如，压电 - 电磁HEH，它们都收集振动能量。
- 异质HEHs ：由两种或更多种从不同环境能源中收集能量的能量收集器组合而成。例如，热 - 振动HEH。

1.3 不同类型HEHs的示例

• 太阳能 - 振动HEH ：由纳米柱光伏电池和基于PVDF的压电纳米发电机组成。纳米柱经过等离子蚀刻和退火处理，尺寸为几百纳米，太阳能电池效率约为3.29%。PVDF组件在100 dB声音振动下能产生0.8 V电压。
• 柔性HEH ：能够同时收集太阳能、热能和振动能。它采用了光伏、热电和压电转换原理，使用具有热电和压电特性的聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米薄膜，结合ZnO - 聚（3 - 己基噻吩）（P3HT）异质结太阳能电池进行混合能量收集。
• 太阳能 - 热能HEH ：可从室内阳光和温差中