私たちの足音からボタンを押すまで、人間は常にエネル
電池や壁のコンセントからではなく、周囲や活動からエネルギーを収穫することには、いくつかの重要な利点があります。 これはインシュリンポンプおよびペースメーカーのような医用電子工学のために特に有用である。 エネルギーハーベスタは、スマートフォンやラップトップのバッテリ寿命を延長することもできます。
アイデアは新しいものではありません。 例えば、クリスタルラジオは20世紀の初めから存在しており、電波から電気を掃除するため、専用の電源は必要ありません。 しかし、現在のエネルギーハーベスティング戦略はあまり効率的ではなく、私たちの環境のエネルギーは広く拡散されており、明るい光、大きな温度勾配、または長い、活発な散歩がかなりの量の電力を生成するために必要とされることを意味しますが、これはまだそれほどではないかもしれません。
今、研究者は収穫効率を高め、コストを削減する新しい方法を発見しています。 開発者はまた、はるかに少ない電力を使用する電子機器を作っているので、ある日、あなたの携帯電話はあなたのポケットの中の擦れる音と電話をかけるときに数本の指をタップして実行される可能性があります。
Lawrence Berkeley National Laboratoryで、科学者たちは先月、ウイルスを使って圧力を電気に変換する装置を実証した。 デバイスは、圧電性、それが機械的に変形または応力を受けたときに電荷が材料中に生成される現象に依存しています。 この場合、チームは通常、材料を作るために細菌に感染する設計されたM13ウイルスを使用しました。
楽しみは50ナノアンペアで始まります
このデバイスは、6ナノアンペアの電流と400ミリボルトの電位を生成することができます。 研究者らは、Nature Nanotechnologyに報告書を発表しました。
Lbnlの材料科学部門の研究者であり、報告書の共著者の一人であるRamamoorthy Rameshは、ウイルスは自分自身を再現し、ナノメートルスケールの構造を形成することができ、高価な有毒な化学物質を使用することができる従来の圧電デバイスに代わる魅力的な低コストの代替品であると説明した。 ウイルス材料はまた表面に吹きかけることができ、可能性としては足音および振動からのエネルギー収穫機に壁か床を回す。
今のところ、ウイルス発生器は実用的な力を提供するには弱すぎますが、研究者は改善を行っており、有用な製品から遠くないと言っています。
“50から70になれば、それはロックンロールタイムです。 そして、それは多くの楽しみです、”ラメシュは言いました。
英国の研究者たちも最近、歩行から電子を掻き集める膝装具である圧電発生器を開発しました。 着用者の膝が曲がると、装置内の4つの金属羽根が「摘み取られ」、ギターの弦のように振動して電気を生成します。
現在、このデバイスは約2ミリワットの電力を生産していますが、研究者はいくつかの調整で30ミリワットに達すると予想しています。
プロジェクトの主任研究員であり、クランフィールド大学応用科学学部のエネルギーハーベスティングの研究員であるMichele Pozzi氏は、生産がランプアップされたときに装置が1ユニットあたり£10の費用がかかると予想していると発表した。 この調査結果は、今月初めにSmart Materials and Structuresに掲載されました。
しかし、それはテレビに電力を供給することができますか？
それでも、市場に出回っているエネルギーハーベスタであっても、大きなハードルは、センサー、ランプ、または画面に電力を供給するのに十分な使用可能な電力を得ることである。 これは、デバイスが必要とするよりも多くの電力を生産することを意味するので、保管して一貫して動作するのに十分です。
“場合によっては、マイクロワット程度しか収穫していないかもしれません”とTexas Instrumentsの電源ソリューショングループのチーフ技術者であるDavid Freeman氏は述べています。 “お使いのデバイスがmicrowattを必要とする場合は、誰のために何もしていません。”
テキサス-インスツルメンツにとって、解決策は、より少ない電力を使用するデバイスを作るだけでなく、収穫機をより効率的にすることです。
「報告された電力が有用であり、装置のエネルギーが機能するのに十分なほど低かったのは、過去3年、4年、5年以内だけだ」とFreemanは語った。
収穫機の潜在的な用途の1つは、空気の質を監視できるセンサーを構築することです。 オペレータは無線で効率的に彼らのスペースを熱するか、または冷却するためにその情報を集めることができます。 “これらのアプリケーションのほとんどのターゲットは”ピールアンドスティック”です”とFreeman氏は説明し、センサーに最適な場所は電気配線から遠く離れている可 そのような場所にも到達するのは難しいかもしれないので、頻繁にバッテリーを交換することはあまりにも不便であり、収穫機に理想的な用途にな
この目的のために、同社ははるかに少ないエネルギーを必要とする集積回路やマイクロプロセッサを作っています。
「すべての世代は以前の世代よりも少ない電力を使用しています」とFreeman氏は述べています。 「これらのデバイスが必要とする電力を押し下げ続けると、収穫ピースがより実用的になります。”
Freemanによると、振動と無線の収穫機はまだセンサーと送信機の両方を実行するのに十分な電力を捕捉していないため、支配的な収穫技術は小さな光起電 同社は最近、屋内照明で動作するワイヤレスキーボードのプロトタイプを作成し、デバイスの動作寿命に合わせたバッテリ寿命を約3〜5年にしました。 さらに、テキサス-インスツルメンツは、通常の動き周波数が振動ハーベスタにより適している産業機器や道路を監視するセンサーを開発しています。
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