lépéseinktől kezdve a gombnyomásokig az emberek folyamatosan energiát költenek, és a kutatók ezeket a mozgásokat használják fel a körülöttünk lévő világ hatalmára.
az akkumulátor vagy a fali aljzat helyett a környezetből vagy tevékenységekből származó energia kinyerése néhány kulcsfontosságú előnnyel jár: az áramforrások ingyenesek, az eszközök pedig mozgékonyabbak. Ez különösen hasznos az orvosi elektronika, mint az inzulinpumpák és pacemakerek. Az energiatermelő gépek az okostelefonok és a laptopok akkumulátorának élettartamát is meghosszabbíthatják.
az ötlet nem új. A kristályrádiók például a 20.század eleje óta léteznek, és nincs szükségük külön áramforrásra, mivel rádióhullámokból nyerik az áramot. De a jelenlegi energiatermelési stratégiák nem túl hatékonyak, és a környezetünkben lévő energia széles körben elterjedt, vagyis erős fényekre, nagy hőmérsékleti gradiensekre vagy hosszú, élénk sétákra van szükség ahhoz, hogy észrevehető mennyiségű energiát állítsanak elő, ami még mindig nem túl sok.
most a kutatók új módszereket találnak a betakarítás hatékonyságának növelésére és a költségek csökkentésére. A fejlesztők olyan elektronikát is gyártanak, amely sokkal kevesebb energiát használ, így egy nap a telefon a zsebében lévő susogáson és néhány ujjal érinthet, amikor hívást kezdeményez.
a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratóriumban a tudósok a múlt hónapban olyan eszközt mutattak be, amely vírusokat használ a nyomás villamos energiává történő átalakítására. A készülék piezoelektromosságra támaszkodik, egy olyan jelenségre, amikor egy anyagban elektromos töltés keletkezik, amikor mechanikusan deformálódik vagy feszült. Ebben az esetben a csapat egy mesterséges M13 vírust használt, amely általában baktériumokat fertőz meg az anyag előállításához.
a móka kezdődik 50 nanoamps
a készülék képes előállítani 6 nanoamps áram és 400 millivolt potenciál, nagyjából egynegyede a kimenet egy tripla-A akkumulátor és elég ahhoz, hogy röviden aktiválja a kis monokróm folyadékkristályos kijelző egy négyzetcentiméteres méretű generátor megnyomásakor. A kutatók a Nature Nanotechnology-ban tették közzé jelentésüket.
Ramamoorthy Ramesh, az LBNL Anyagtudományi részlegének kutatója és a jelentés egyik társszerzője kifejtette, hogy a vírusok önmagukban képesek reprodukálni magukat és nanométeres méretű struktúrákat alkotni, így vonzó, olcsó alternatívát jelentenek a hagyományos piezoelektromos eszközökkel szemben, amelyek drága vagy mérgező vegyi anyagokat használhatnak. A vírus anyag is lehet permetezni a felületre, potenciálisan fordult minden fal vagy padló egy energia Aratógép lépések és rezgések.
jelenleg a vírusgenerátor túl gyenge ahhoz, hogy bármilyen gyakorlati energiát biztosítson, bár a kutatók fejlesztéseket végeznek, és azt mondják, hogy nem állnak messze egy hasznos terméktől.
“ha 50-70-et kapunk , akkor itt a rock ‘N’ roll ideje. Akkor nagyon szórakoztató” – mondta Ramesh.
az Egyesült Királyság kutatói nemrégiben kifejlesztettek egy piezoelektromos generátort is, egy térdtartót, amely az elektronokat a járástól elválasztja. Ahogy a viselő térde meghajlik, a készülékben lévő négy fémlapát “pengetődik”, amelyek aztán rezegnek, mint egy gitárhúr, és áramot termelnek.
jelenleg a készülék körülbelül 2 milliwatt energiát termel, de a kutatók arra számítanak, hogy néhány módosítással eléri a 30 milliwattot.
Michele Pozzi, a projekt vezető kutatója és a Cranfieldi Egyetem Alkalmazott Tudományok Iskolájának energiatermelésért felelős munkatársa egy közleményben azt mondta, hogy arra számít, hogy az eszköz egységenként 10 dollárba kerül, ha a termelést felgyorsítják. Az eredményeket a hónap elején tették közzé a Smart Materials and Structures folyóiratban.
de tud-e táplálni egy televíziót?
mégis, még a piacon lévő energia betakarítókkal is, a nagy akadály elegendő felhasználható villamos energiát kap egy érzékelő, lámpa vagy képernyő táplálásához. Ez azt jelenti, hogy több villamos energiát termel, mint amennyire a készüléknek szüksége van, így elegendő a tároláshoz és a folyamatos működéshez.
“bizonyos esetekben előfordulhat, hogy csak egy mikrowattot gyűjt be” – mondta David Freeman, a Texas Instruments power supply solutions csoportjának vezető technológusa. “Ha a készülék igényel microwatt, akkor nem csinál semmit senkinek.”
a Texas Instruments esetében a megoldás az, hogy a kevesebb villamos energiát használó eszközöket, valamint a betakarítókat hatékonyabbá tegyék.
“csak az elmúlt három, négy vagy öt évben volt elegendő villamos energia ahhoz, hogy hasznos legyen, és az eszközök energiája elég alacsony volt ahhoz, hogy működjön” – mondta Freeman.
a Betakarítógépek egyik lehetséges felhasználási területe a levegőminőség ellenőrzésére alkalmas érzékelők építése. Az üzemeltetők vezeték nélkül gyűjthetik ezeket az információkat, hogy hatékonyan melegítsék vagy hűtsék tereiket. “A legtöbb ilyen alkalmazás célja A” peel-and-stick “” – magyarázta Freeman, megjegyezve, hogy az érzékelő legjobb helye messze lehet az elektromos vezetékektől. Az ilyen helyekre is nehéz lehet eljutni, így az akkumulátor gyakori cseréje túl kényelmetlen lenne, ideális felhasználássá téve őket a betakarítók számára.
ennek érdekében a vállalat olyan integrált áramköröket és mikroprocesszorokat gyárt, amelyek sokkal kevesebb energiát igényelnek.
“minden generáció kevesebb energiát fogyaszt, mint az előző generáció” – mondta Freeman. “Ahogy tovább nyomjuk le az ezen eszközök által igényelt energiát, ez praktikusabbá teszi a betakarító darabot.”
Freeman szerint a domináns betakarítási technológia a kis fotovoltaikus panelek, mivel a vibrációs és rádiós betakarítók még nem kapnak elegendő energiát mind az érzékelő, mind az adó működtetéséhez. A vállalat nemrégiben készített egy vezeték nélküli billentyűzet prototípusát, amely beltéri világítással működik, az akkumulátor élettartama megegyezik a készülék élettartamával, nagyjából három-öt év. Emellett a Texas Instruments olyan érzékelőket fejleszt ki, amelyek az ipari berendezések és az utak megfigyelésére szolgálnak, ahol a rendszeres mozgási frekvenciák jobban megfelelnek a vibrációs betakarítóknak.
újranyomtatva a Climatewire-től a környezet & Energy Publishing, LLC engedélyével. www.eenews.net, 202-628-6500