Железо

Японцы повышают эффективность добычи электричества из вибраций

Вокруг нас вибрирует и трясётся практически всё. Для питания носимой электроники и множества датчиков наравне с добычей электричества из света, радиоволн и тепла изучается вопрос получения энергии из вибраций. Было бы заманчиво использовать вибрации ― это практически вечная бесплатная энергия для питания маломощной электроники. Амплитуда раскачки высотных зданий, например, может достигать многих десятков сантиметров.

Пример электростатического генератора электрчества

Пример электростатического генератора электричества

Две группы японских учёных из Токийского технологического института и Токийского университета решили усовершенствовать идеальный для широкого спектра низкочастотных вибраций электростатический метод. В процессе добычи электроэнергии из вибраций используются электромагнитные, электростатические и пьезоэлектрические принципы преобразования колебаний в ток. В частности, учёные предложили новый подход для электростатической добычи электроэнергии с помощью микроэлектромеханических схем MEMS.

Вибрации заставляли электрод на подпружиненном контакте перемещаться вдоль заряженного электрета, что вело к возбуждению электрического тока. До сих пор преобразователь вибраций в электричество строился на основе интеграции в MEMS электрета ― постоянно заряженного диэлектрика. Поэтому сила генерируемого тока и напряжение зависят не только от амплитуды и частоты колебаний, а также от величин ёмкости переменного конденсатора и электрета. Фактически электрод с пружиной представляет собой переменную ёмкость (конденсатор), а электрет ― постоянную. К сожалению, подобная схема не позволяет в значительной степени манипулировать ёмкостью электрета, поскольку он ограничен размерами чипа MEMS.

Улучшенный вариант электростатического MEMS-генератора (Tokyo Institute of Technology and the University of Tokyo)

Улучшенный вариант электростатического MEMS-генератора (Tokyo Institute of Technology and the University of Tokyo)

Это очевидное, но непростое решение. Японские учёные предложили усовершенствовать генератор, для чего вынесли электрет за пределы MEMS. Снизить потери удалось за счёт послойного (в виде бутерброда) изготовления двух чипов: MEMS и электретного. В такой схеме повышается паразитная ёмкость за счёт разного рода прослоек, в том числе ― воздушных. До коммерческого воплощения разработки пройдут годы, сообщают учёные, но когда-нибудь мелкая электроника сможет обойтись без батареек. На очереди испытания и доработка конструкции, как и её составных частей.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть