fra våre fotspor til våre knappetrykk, mennesker bruker stadig energi, og forskere tapper inn i disse bevegelsene for å drive verden rundt oss.
Å Høste energi fra sine omgivelser eller aktiviteter i stedet for fra et batteri eller en stikkontakt har noen viktige fordeler: strømkildene er gratis og enhetene er mer mobile. Dette er spesielt nyttig for medisinsk elektronikk som insulinpumper og pacemakere. Energiopptakere kan også forlenge batterilevetiden i smarttelefoner og bærbare datamaskiner.
ideen er ikke ny. Krystallradioer har for eksempel eksistert siden begynnelsen av det 20.århundre og trenger ikke en dedikert strømkilde, siden de fjerner elektrisitet fra radiobølger. Men dagens energihøstingsstrategier er ikke veldig effektive, og energien i vårt miljø er spredt mye, noe som betyr at lyse lys, store temperaturgradienter eller lange, raske turer er nødvendig for å produsere en betydelig mengde kraft, noe som fortsatt ikke kan være veldig mye.
nå forskere er funn nye måter å øke høste effektivitet og lavere kostnader. Utviklere lager også elektronikk som bruker mye mindre strøm, slik at telefonen en dag kan kjøre på rustling i lommen og noen få fingerkraner når du ringer.
Ved Lawrence Berkeley National Laboratory demonstrerte forskere en enhet i forrige måned som bruker virus til å oversette trykk til elektrisitet. Enheten er avhengig av piezoelektrisitet, et fenomen der en elektrisk ladning produseres i et materiale når det er mekanisk deformert eller stresset. I dette tilfellet brukte teamet et konstruert m13-virus som vanligvis smitter bakterier for å lage materialet.
moroa starter på 50 nanoamps
enheten kan produsere 6 nanoamps av strøm og 400 millivolts potensial, omtrent en fjerdedel utgangen av et trippel-a-batteri og nok til å aktivere en liten monokrom flytende krystallskjerm med en kvadratcentimeter størrelse generator når den trykkes. Forskerne publiserte sin rapport I Nature Nanotechnology.
Ramamoorthy Ramesh, en forsker i materials science division ved LBNL og en av rapportens medforfattere, forklarte at virus kan reprodusere seg selv og danne nanometer-skala strukturer på egen hånd, noe som gjør dem til et attraktivt rimelig alternativ til konvensjonelle piezoelektriske enheter, som kan bruke dyre eller giftige kjemikalier. Virusmaterialet kan også sprøytes på en overflate, noe som potensielt kan gjøre en vegg eller et gulv til en energiopptaker fra fotspor og vibrasjoner.
akkurat nå er virusgeneratoren for svak til å gi noen praktisk kraft, selv om forskerne gjør forbedringer og sier at de ikke er langt unna et nyttig produkt.
«hvis vi får 50 til 70, så er det rock’ n ‘ roll tid. Da er det mye moro, » Ramesh sa.
Forskere i Storbritannia har også nylig utviklet en piezoelektrisk generator, en knestang som scrounges elektroner fra å gå. Som brukerens kne bøyer, fire metall skovler i enheten er «plukket,» som deretter vibrere som en gitarstreng og produsere elektrisitet.
for Tiden produserer enheten ca 2 milliwatt strøm, men forskere forventer å nå 30 milliwatt med noen få tweaks.
Michele Pozzi, prosjektets lederforsker og forsker i energihøsting Ved School Of Applied Sciences Ved Cranfield University, sa i en utgivelse at han forventer at enheten skal koste £10 per enhet når produksjonen er rammet opp. Resultatene ble publisert tidligere denne måneden I Smarte Materialer og Strukturer.
men kan det drive en tv?
Likevel, selv med energiopptakere på markedet, får den store hindringen nok brukbar strøm til å drive en sensor, lampe eller skjerm. Dette betyr å produsere mer strøm enn enheten trenger, slik at den har nok til å lagre og forbli konsekvent i drift.
» i noen tilfeller kan du bare høste en mikrobølgeovn eller så, » Sa David Freeman, sjefsteknolog i power supply solutions group Ved Texas Instruments. «Hvis enheten krever en mikrobølgeovn, gjør du ikke noe for noen.»
For Texas Instruments er løsningen å gjøre enhetene som bruker mindre strøm, samt å gjøre hogstmaskiner mer effektive.
» Det er bare innen de siste tre, fire eller fem årene at den rapporterte nok strøm til å være nyttig og energien til enhetene var lav nok til å fungere, » Sa Freeman.
en potensiell bruk for hogstmaskiner er å bygge sensorer som kan overvåke luftkvaliteten. Operatører kan trådløst samle inn denne informasjonen for å effektivt varme eller kjøle sine områder. «Målet for de fleste av disse applikasjonene er «peel-and-stick», forklarer Freeman, og bemerker at den beste plasseringen for en sensor kan være langt borte fra elektriske ledninger. Slike steder kan også være vanskelig å få til, så endre et batteri ofte ville være for upraktisk, noe som gjør dem ideelle bruksområder for hogstmaskiner.
for dette formål lager selskapet integrerte kretser og mikroprosessorer som trenger mye mindre energi.
«Hver generasjon bruker mindre strøm enn generasjonen før,» Sa Freeman. «Når vi fortsetter å presse strømmen som trengs av disse enhetene, gjør det høststykket mer praktisk.»
Ifølge Freeman er den dominerende høstingsteknologien små fotovoltaiske paneler, siden vibrasjons-og radiohøstere ennå ikke fanger nok strøm til å kjøre både sensoren og senderen. Selskapet har nylig laget en prototype trådløst tastatur som kjører på innendørs belysning med en batterilevetid som samsvarer med enhetens levetid, omtrent tre til fem år. I Tillegg utvikler Texas Instruments sensorer for å overvåke industrielt utstyr og veier, hvor de vanlige bevegelsesfrekvensene kan være mer egnet til vibrasjonsopptakere.
Gjengitt Fra Climatewire Med tillatelse Fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500