A Comprehensive Review of Energy Harvesting From Kinetic Energy at Low Frequency
Source abstract
Abstract
Abstract Low‐frequency kinetic energy, abundant in the ambient environment, presents a promising source for powering low‐power devices in applications such as marine hydrographic monitoring, smart city construction, and self‐powered wearable devices. Despite its potential, efficiently harvesting energy from low‐frequency motions remains a significant challenge. This review provides a comprehensive review of state‐of‐the‐art low‐frequency kinetic energy harvesters, focusing on their device architectures and underlying mechanisms. Key approaches discussed include frequency upconversion and multistability mechanisms for resonant energy harvesters, as well as rotational and other structures for nonresonant energy harvesters. By analyzing the strengths, limitations, and emerging trends of these technologies, this review offers valuable insights into advancing low‐frequency energy harvesting solutions.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Innovative Energy Harvesting Technologies · Energy Harvesting in Wireless Networks · Wireless Power Transfer Systems
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
International School of Microelectronics Dongguan University of Technology Dongguan 523808 China
School of Microelectronics Southern University of Science and Technology Shenzhen 518055 China
School of Mechano‐Electronic Engineering Xidian University Xian 710071 China
School of Energy and Electrical Engineering Chang'an University Xi'an 710064 China
Department of Electrical and Computer Engineering National University of Singapore Singapore 117576 Singapore
Funding
National Natural Science Foundation of China
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1016/j.enconman.2019.11197310.1016/j.enconman.2019.111973 ↗
2. 10.3390/s2012351210.3390/s20123512 ↗
3. 10.1016/j.renene.2022.11.00810.1016/j.renene.2022.11.008 ↗
4. 10.1016/j.apenergy.2020.11576210.1016/j.apenergy.2020.115762 ↗
5. 10.1016/j.renene.2022.11.07910.1016/j.renene.2022.11.079 ↗
6. 10.1109/JMEMS.2022.319485910.1109/JMEMS.2022.3194859 ↗
7. Li M. · IEEE Electron Device Lett. · 2023 · 540
8. 10.1016/j.nanoen.2024.10925310.1016/j.nanoen.2024.109253 ↗
9. 10.1016/j.renene.2023.11974210.1016/j.renene.2023.119742 ↗
10. 10.1063/1.494135310.1063/1.4941353 ↗
11. 10.1016/j.renene.2023.04.04310.1016/j.renene.2023.04.043 ↗
12. 10.1016/j.renene.2023.04.13610.1016/j.renene.2023.04.136 ↗
13. 10.1016/j.apenergy.2019.05.05910.1016/j.apenergy.2019.05.059 ↗
14. 10.1016/j.renene.2023.11922610.1016/j.renene.2023.119226 ↗
15. 10.1109/ACCESS.2019.294897310.1109/ACCESS.2019.2948973 ↗
16. 10.1016/j.nanoen.2023.10921710.1016/j.nanoen.2023.109217 ↗
17. 10.1038/s41467-022-35521-w10.1038/s41467-022-35521-w ↗
18. 10.1016/S0140-3664(02)00248-710.1016/S0140-3664(02)00248-7 ↗
19. 10.1063/1.507418410.1063/1.5074184 ↗
20. 10.1002/er.683210.1002/er.6832 ↗
21. 10.1016/j.joule.2021.03.00610.1016/j.joule.2021.03.006 ↗
22. 10.1063/5.003973010.1063/5.0039730 ↗
23. 10.1016/S0022-460X(74)80325-110.1016/S0022-460X(74)80325-1 ↗
24. 10.1007/978-0-387-76464-110.1007/978-0-387-76464-1 ↗
25. 10.1016/0924-4247(96)80118-X10.1016/0924-4247(96)80118-X ↗
26. C. B.Williams R. C.Woods R. B.Yates inIEE Colloquium on Compact Power Sources (Digest No. 96/107) IET London 1996 pp.7/1–7/3.
27. 10.1002/tee.2063110.1002/tee.20631 ↗
28. 10.1109/JMEMS.2004.83015110.1109/JMEMS.2004.830151 ↗
29. 10.1143/JJAP.35.326710.1143/JJAP.35.3267 ↗
30. 10.1143/JJAP.36.314610.1143/JJAP.36.3146 ↗
31. F.Wang S.Onsorynezhad International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference ASME Anaheim 2019.
32. 10.3390/mi1010063910.3390/mi10100639 ↗
33. 10.1016/j.apenergy.2017.12.05310.1016/j.apenergy.2017.12.053 ↗
34. 10.1038/s41378-021-00239-010.1038/s41378-021-00239-0 ↗
35. 10.1109/JMEMS.2021.305876610.1109/JMEMS.2021.3058766 ↗
36. 10.1007/s00542-011-1361-410.1007/s00542-011-1361-4 ↗
37. 10.1088/0964-1726/21/3/03500510.1088/0964-1726/21/3/035005 ↗
38. 10.1016/j.sna.2016.06.03310.1016/j.sna.2016.06.033 ↗
39. 10.1080/00150193.2022.215923810.1080/00150193.2022.2159238 ↗
40. 10.1038/s41378-018-0024-310.1038/s41378-018-0024-3 ↗
41. 10.1007/s11071-020-05732-110.1007/s11071-020-05732-1 ↗
42. 10.1109/ACCESS.2018.283638110.1109/ACCESS.2018.2836381 ↗
43. 10.1016/j.jsv.2017.02.04810.1016/j.jsv.2017.02.048 ↗
44. Pyo S. · Int J Pr Eng Man‐Gt · 2021 · 9 · 241
45. 10.1109/JMEMS.2012.220590110.1109/JMEMS.2012.2205901 ↗
46. 10.1088/1361-6463/ace37210.1088/1361-6463/ace372 ↗
47. 10.1016/j.apenergy.2018.01.07610.1016/j.apenergy.2018.01.076 ↗
48. 10.3390/s2311529610.3390/s23115296 ↗
49. 10.1016/j.sna.2017.03.03410.1016/j.sna.2017.03.034 ↗
50. 10.1016/j.sna.2017.05.02710.1016/j.sna.2017.05.027 ↗
51. 10.1063/1.509843910.1063/1.5098439 ↗
52. 10.3390/app612040210.3390/app6120402 ↗
53. 10.1016/j.enconman.2017.09.04210.1016/j.enconman.2017.09.042 ↗
54. 10.1016/j.apenergy.2019.01.26110.1016/j.apenergy.2019.01.261 ↗
55. 10.1063/5.002288110.1063/5.0022881 ↗
56. 10.1016/j.jsv.2019.11514110.1016/j.jsv.2019.115141 ↗
57. 10.1088/0964-1726/22/11/11503710.1088/0964-1726/22/11/115037 ↗
58. 10.1016/j.sna.2013.10.00310.1016/j.sna.2013.10.003 ↗
59. 10.3390/mi1405108210.3390/mi14051082 ↗
60. S.Chen L.Ma T.Chen H.Liu L.Sun in2016 12th IEEE/ASME Int. Conf. on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA) IEEE Auckland 2016 pp.1–5.10.1109/MESA.2016.7587147 ↗
61. 10.1063/1.509336110.1063/1.5093361 ↗
62. 10.1016/j.apenergy.2018.02.08610.1016/j.apenergy.2018.02.086 ↗
63. 10.1016/j.enconman.2015.03.01410.1016/j.enconman.2015.03.014 ↗
64. 10.1063/1.497983210.1063/1.4979832 ↗
65. 10.3390/mi1101008010.3390/mi11010080 ↗
66. 10.1088/0964-1726/25/8/08502910.1088/0964-1726/25/8/085029 ↗
67. 10.1109/TMAG.2019.291898910.1109/TMAG.2019.2918989 ↗
68. 10.1016/j.jsv.2016.01.05210.1016/j.jsv.2016.01.052 ↗
69. 10.3390/app809141810.3390/app8091418 ↗
70. 10.1088/0960-1317/26/12/12400410.1088/0960-1317/26/12/124004 ↗
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76. 10.1016/j.measurement.2021.10901110.1016/j.measurement.2021.109011 ↗
77. 10.1016/j.sna.2010.05.02210.1016/j.sna.2010.05.022 ↗
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81. 10.1103/PhysRevLett.102.08060110.1103/PhysRevLett.102.080601 ↗
82. 10.1016/j.jsv.2016.09.02210.1016/j.jsv.2016.09.022 ↗
83. 10.1016/j.ymssp.2016.07.00110.1016/j.ymssp.2016.07.001 ↗
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87. 10.1088/1361-665X/aacbaf10.1088/1361-665X/aacbaf ↗
88. 10.1016/j.ymssp.2018.06.00310.1016/j.ymssp.2018.06.003 ↗
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95. 10.1007/s11071-019-05133-z10.1007/s11071-019-05133-z ↗
96. 10.1016/j.apenergy.2014.07.07710.1016/j.apenergy.2014.07.077 ↗
97. 10.1016/j.jsv.2021.11607410.1016/j.jsv.2021.116074 ↗
98. 10.1088/1361-665X/acb1e310.1088/1361-665X/acb1e3 ↗
99. 10.1016/j.ymssp.2018.03.02310.1016/j.ymssp.2018.03.023 ↗
100. 10.1016/j.enconman.2021.11424610.1016/j.enconman.2021.114246 ↗