van onze voetstappen tot onze Druk op de knop, besteden mensen voortdurend energie en onderzoekers gebruiken deze bewegingen om de wereld om ons heen van stroom te voorzien.
het oogsten van energie uit de omgeving of activiteiten in plaats van uit een batterij of een stopcontact heeft enkele belangrijke voordelen: de elektriciteitsbronnen zijn gratis en de apparaten zijn mobieler. Dit is vooral handig voor medische elektronica zoals insulinepompen en pacemakers. Energierooiers kunnen ook de levensduur van de batterij in smartphones en laptops verlengen.
het idee is niet nieuw. Kristalradio ‘ s, bijvoorbeeld, bestaan al sinds het begin van de 20e eeuw en hebben geen speciale energiebron nodig, omdat ze elektriciteit uit radiogolven halen. Maar de huidige energie-oogststrategieën zijn niet erg efficiënt en de energie in onze omgeving wordt wijd verspreid, wat betekent dat heldere lichten, grote temperatuurgradiënten of lange, stevige wandelingen nodig zijn om een aanzienlijke hoeveelheid vermogen te produceren, wat nog steeds niet veel kan zijn.
onderzoekers vinden nu nieuwe manieren om de oogstefficiëntie te verhogen en de kosten te verlagen. Ontwikkelaars zijn ook het maken van elektronica die veel minder stroom te gebruiken, zodat op een dag uw telefoon kan draaien op het geritsel in je zak en een paar vingers tikken wanneer u een oproep.In het Lawrence Berkeley National Laboratory demonstreerden wetenschappers vorige maand een apparaat dat virussen gebruikt om druk om te zetten in elektriciteit. Het apparaat is gebaseerd op piëzoelektriciteit, een fenomeen waarbij een elektrische lading wordt geproduceerd in een materiaal wanneer het mechanisch wordt vervormd of benadrukt. In dit geval gebruikte het team een M13-virus dat bacteriën infecteert om het materiaal te maken.
het plezier begint bij 50 nanoamps
het apparaat kan 6 nanoamps stroom en 400 millivolts potentiaal produceren, ongeveer een kwart van de output van een triple-A batterij en genoeg om kort een klein monochrome vloeistofkristal display te activeren met een generator van vierkante centimeter. De onderzoekers publiceerden hun rapport in Nature nanotechnologie.
Ramamoorthy Ramesh, onderzoeker bij de afdeling materiaalkunde bij LBNL en een van de coauteurs van het rapport, legde uit dat virussen zichzelf kunnen reproduceren en zelf structuren op nanometerschaal kunnen vormen, waardoor ze een aantrekkelijk goedkoop alternatief zijn voor conventionele piëzo-elektrische apparaten, die dure of giftige chemicaliën kunnen gebruiken. Het virusmateriaal kan ook op een oppervlak worden gespoten, waardoor elke muur of vloer mogelijk een energieoogster wordt van voetstappen en trillingen.
op dit moment is de virusgenerator te zwak om enige praktische kracht te leveren, hoewel de onderzoekers verbeteringen aanbrengen en zeggen dat ze niet ver verwijderd zijn van een nuttig product.
“als we 50 tot 70 krijgen, dan is het rock’ N ‘ roll tijd. Dan is het heel leuk,” zei Ramesh.
onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk ontwikkelden onlangs ook een piëzo-elektrische generator, een kniebrace die elektronen van het lopen schraapt. Als de knie van de drager buigt, worden vier metalen schoepen in het apparaat “geplukt”, die vervolgens trillen als een gitaarsnaar en elektriciteit produceren.
momenteel produceert het apparaat ongeveer 2 milliwatt aan vermogen, maar onderzoekers verwachten 30 milliwatt te bereiken met een paar aanpassingen.
Michele Pozzi, hoofdonderzoeker van het project en onderzoeksmedewerker op het gebied van energiewinning aan de School of Applied Sciences van Cranfield University, zei in een release dat hij verwacht dat het apparaat £10 per eenheid kost wanneer de productie wordt opgevoerd. De bevindingen werden eerder deze maand gepubliceerd in Smart Materials and Structures.
maar kan het een televisie aanzetten?
zelfs nu de energierooiers op de markt zijn, is het nog steeds een grote hindernis om voldoende bruikbare elektriciteit te verkrijgen om een sensor, lamp of scherm van stroom te voorzien. Dit betekent meer elektriciteit produceren dan het apparaat nodig heeft, dus het heeft genoeg om op te slaan en consequent operationeel te blijven.
” In sommige gevallen is het mogelijk dat u alleen een microwatt of zo oogst, ” zei David Freeman, hoofdtechnoloog in de power supply solutions group bij Texas Instruments. “Als je apparaat een microwatt nodig heeft, doe je niets voor iedereen.”
voor Texas Instruments bestaat de oplossing erin de apparaten die minder elektriciteit verbruiken te maken en de oogstmachines efficiënter te maken.”Het is pas in de laatste drie, vier of vijf jaar dat de gerapporteerde genoeg elektriciteit om nuttig te zijn en de energie van de apparaten waren laag genoeg om te werken,” Freeman zei.
een potentieel gebruik voor oogstmachines is het bouwen van sensoren die de luchtkwaliteit kunnen bewaken. Operators kunnen die informatie draadloos verzamelen om hun ruimtes efficiënt te verwarmen of te koelen. “Het doel voor de meeste van deze toepassingen is ‘peel-and-stick,’ ” verklaarde Freeman, opmerkend dat de beste locatie voor een sensor ver weg van een elektrische bedrading kan zijn. Dergelijke locaties kunnen ook moeilijk te bereiken, dus het vervangen van een batterij vaak te lastig zou zijn, waardoor ze ideaal gebruik voor harvesters.Hiertoe maakt het bedrijf geïntegreerde schakelingen en microprocessoren die veel minder energie nodig hebben.”Elke generatie gebruikt minder energie dan de vorige generatie,” zei Freeman. “Als we doorgaan met het naar beneden duwen van de stroom die nodig is voor deze apparaten, dan maakt het oogsten stuk praktischer.”
volgens Freeman is de dominante oogsttechnologie kleine fotovoltaïsche panelen, omdat trillings-en radio-roosters nog niet genoeg vermogen hebben om zowel de sensor als de zender te laten werken. Het bedrijf maakte onlangs een prototype draadloos toetsenbord dat draait op binnenverlichting met een levensduur van de batterij die overeenkomt met de levensduur van het apparaat, ongeveer drie tot vijf jaar. Daarnaast ontwikkelt Texas Instruments sensoren om industriële apparatuur en galerijen te bewaken, waar de reguliere bewegingsfrequenties beter geschikt zijn voor trillingsrooiers.
herdrukt vanuit Climatewire met toestemming van Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500