✖


Jump to content

Сбор энергии

Сбор энергии ( EH ) – также известный как сбор энергии, очистка энергии или энергия окружающей среды – это процесс, посредством которого энергия получается из внешних источников (например, солнечной энергии , тепловой энергии , энергии ветра , градиентов солености и кинетической энергии , а также известная как энергия окружающей среды ), затем сохраняется для использования небольшими беспроводными автономными устройствами, такими как те, которые используются в носимой электронике , мониторинге состояния, [1] и беспроводные сенсорные сети . [2]

Сборщики энергии обычно обеспечивают очень небольшое количество энергии для низкоэнергетической электроники. В то время как входное топливо для некоторых крупномасштабных производств энергии требует ресурсов (нефть, уголь и т. д.), источник энергии для энергосборщиков присутствует в качестве окружающего фона. Например, температурные градиенты существуют из-за работы двигателя внутреннего сгорания, а в городских районах в окружающей среде присутствует большое количество электромагнитной энергии из-за радио- и телевещания.

Одним из первых примеров использования энергии окружающей среды для производства электричества было успешное использование электромагнитного излучения (ЭМИ) для генерации кристаллического радио .

Принципы сбора энергии из ЭМИ окружающей среды можно продемонстрировать на примере базовых компонентов. [3]

Операция

[ редактировать ]

Устройства сбора энергии, преобразующие энергию окружающей среды в электрическую, вызвали большой интерес как в военном, так и в коммерческом секторах. Некоторые системы преобразуют движение, например движение океанских волн, в электричество, которое будет использоваться датчиками океанографического мониторинга для автономной работы. Будущие приложения могут включать в себя устройства вывода высокой мощности (или массивы таких устройств), развернутые в удаленных местах и ​​служащие надежными электростанциями для больших систем. Другое применение — носимая электроника, где устройства сбора энергии могут питать или заряжать сотовые телефоны, мобильные компьютеры и оборудование радиосвязи. Все эти устройства должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать длительное воздействие агрессивной среды, и иметь широкий диапазон динамической чувствительности, чтобы использовать весь спектр волновых движений. Кроме того, одним из новейших методов получения электроэнергии из вибрационных волн является использование усилителей Auxetic . [4] Этот метод подпадает под категорию сбора энергии вибрации на основе пьезоэлектрика (PVEH), где собранная электрическая энергия может быть напрямую использована для питания беспроводных датчиков, камер наблюдения и других устройств Интернета вещей (IoT).

Накопление энергии

[ редактировать ]

Энергию также можно собирать для питания небольших автономных датчиков, например, разработанных с использованием технологии MEMS . Эти системы часто очень малы и требуют мало энергии, но их применение ограничено использованием энергии аккумулятора. Извлечение энергии из вибраций окружающей среды, ветра, тепла или света может позволить интеллектуальным датчикам работать бесконечно.

Типичная плотность мощности, доступная от устройств сбора энергии, во многом зависит от конкретного применения (влияющего на размер генератора) и самой конструкции генератора сбора энергии. Обычно для устройств с приводом от движения типичные значения составляют несколько мкВт/см. 3 для приложений с питанием от тела человека и сотнями мкВт/см 3 для генераторов, приводимых в действие машинами. [5] Большинство энергосберегающих устройств для носимой электроники генерируют очень мало энергии. [6] [ нужна проверка ]

Хранение энергии

[ редактировать ]

В общем, энергия может храниться в конденсаторе , суперконденсаторе или батарее . Конденсаторы используются, когда приложению необходимо обеспечить огромные выбросы энергии. Батареи теряют меньше энергии и поэтому используются, когда устройству необходимо обеспечить постоянный поток энергии. Эти аспекты батареи зависят от типа, который используется. Распространенным типом батареи, используемой для этой цели, является свинцово-кислотная или литий-ионная батарея, хотя более старые типы, такие как никель-металлогидридные, все еще широко используются сегодня. По сравнению с батареями, суперконденсаторы имеют практически неограниченное количество циклов зарядки-разрядки и, следовательно, могут работать вечно, что обеспечивает работу без обслуживания в устройствах Интернета вещей и беспроводных сенсорных устройствах. [7]

Использование силы

[ редактировать ]

В настоящее время интерес к сбору энергии с низким энергопотреблением связан с независимыми сенсорными сетями. В этих приложениях схема сбора энергии помещает энергию, накопленную в конденсатор, а затем повышает/регулирует ее во второй накопительный конденсатор или батарею для использования в микропроцессоре. [8] или в передаче данных. [9] Электроэнергия обычно используется в датчиках , а данные сохраняются или передаются , возможно, с помощью беспроводного метода. [10]

Мотивация

[ редактировать ]

Одной из основных движущих сил поиска новых устройств сбора энергии является желание питать сенсорные сети и мобильные устройства без батарей, требующих внешней зарядки или обслуживания. Батареи имеют ряд ограничений, таких как ограниченный срок службы, воздействие на окружающую среду, размер, вес и стоимость. Устройства сбора энергии могут стать альтернативным или дополнительным источником энергии для приложений, требующих низкого энергопотребления, таких как дистанционное зондирование , носимая электроника, мониторинг состояния и беспроводные сенсорные сети. Устройства сбора энергии также могут продлить срок службы батареи или обеспечить работу некоторых приложений без батареи. [11]

Еще одной мотивацией для сбора энергии является возможность решения проблемы изменения климата за счет сокращения выбросов парниковых газов и потребления ископаемого топлива. Устройства по сбору энергии могут использовать возобновляемые и чистые источники энергии, которые широко распространены в окружающей среде, такие как солнечная, тепловая, ветровая и кинетическая энергия. Устройства сбора энергии также могут снизить потребность в системах передачи и распределения электроэнергии, которые вызывают потери энергии и негативное воздействие на окружающую среду. Таким образом, устройства по сбору энергии могут способствовать развитию более устойчивой и отказоустойчивой энергетической системы. [12]

Недавние исследования в области сбора энергии привели к созданию устройств, способных питаться самостоятельно посредством взаимодействия с пользователем. Яркими примерами являются мальчики-игры без батареек. [13] и другие игрушки, [14] которые демонстрируют потенциал устройств, питающихся энергией, генерируемой в результате действий пользователя, таких как нажатие кнопок или поворот ручек. Эти исследования показывают, как энергия, полученная в результате взаимодействия, может не только питать сами устройства, но и расширять их эксплуатационную автономность, способствуя использованию возобновляемых источников энергии и снижая зависимость от традиционных батарей.

Источники энергии

[ редактировать ]

Существует множество небольших источников энергии, которые, как правило, невозможно масштабировать до промышленных размеров с точки зрения производительности, сопоставимой с солнечной, ветровой или волновой энергией промышленного размера:

  • Некоторые наручные часы приводятся в действие кинетической энергией (так называемые автоматические часы ), генерируемой движением руки при ходьбе. часов Движение руки вызывает завод ходовой пружины . Другие конструкции, такие как Seiko Kinetic, используют свободный внутренний постоянный магнит для выработки электричества.
  • Фотоэлектрическая энергия — это метод производства электроэнергии путем преобразования солнечного излучения в электричество постоянного тока с использованием полупроводников, проявляющих фотоэлектрический эффект . Для производства фотоэлектрической энергии используются солнечные панели, состоящие из ряда ячеек, содержащих фотоэлектрический материал. Фотоэлектрические системы были расширены до промышленных размеров, и теперь существуют крупные солнечные фермы.
  • Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) состоят из соединения двух разнородных материалов и наличия температурного градиента. Получение высокого напряжения возможно за счет соединения многих переходов электрически последовательно и термически параллельно. Типичные характеристики составляют 100–300 мкВ/К на переход. Их можно использовать для улавливания милливатт энергии от промышленного оборудования, конструкций и даже человеческого тела. Обычно они сочетаются с радиаторами для улучшения температурного градиента.
  • Микроветровые турбины используются для сбора кинетической энергии, легко доступной в окружающей среде в виде ветра, для питания маломощных электронных устройств, таких как узлы беспроводных датчиков. Когда воздух проходит через лопасти турбины, между скоростями ветра над и под лопастями возникает результирующая разница давлений. Это приведет к возникновению подъемной силы, которая, в свою очередь, вращает лопасти. Подобно фотоэлектрическим системам, ветряные электростанции строятся в промышленных масштабах и используются для выработки значительного количества электроэнергии.
  • Пьезоэлектрические кристаллы или волокна генерируют небольшое напряжение всякий раз, когда они механически деформируются. Вибрация двигателей может стимулировать пьезоэлектрические материалы, так же как каблук обуви или нажатие кнопки.
  • Специальные антенны могут собирать энергию рассеянных радиоволн. [15] Это также можно сделать с помощью ректенны и теоретически с помощью электромагнитного излучения еще более высокой частоты с помощью нантенны .
  • Для питания устройства можно использовать энергию клавиш, нажимаемых во время использования портативного электронного устройства или пульта дистанционного управления с использованием магнита и катушки или пьезоэлектрических преобразователей энергии. [16]
  • Сбор энергии вибрации, основанный на электромагнитной индукции , использует магнит и медную катушку в самых простых вариантах для генерации тока, который можно преобразовать в электричество.
  • Электрически заряженная влажность производит электричество в Air-gen, устройстве на основе нанопор , изобретенном группой из Массачусетского университета в Амхерсте под руководством Цзюнь Яо. [17]

Источники внешнего излучения

[ редактировать ]

Возможным источником энергии являются вездесущие радиопередатчики. либо большая площадь сбора, либо непосредственная близость к излучающему беспроводному источнику энергии Исторически сложилось так, что для получения полезных уровней мощности от этого источника необходима . Нантенна — это одна из предлагаемых разработок, которая позволит преодолеть это ограничение за счет использования обильного естественного излучения (например, солнечного излучения ).

Одна из идей состоит в том, чтобы намеренно передавать радиочастотную энергию для питания и сбора информации с удаленных устройств. [9] Сейчас это является обычным явлением в системах пассивной радиочастотной идентификации (RFID), но Федеральная комиссия по безопасности и связи США (и аналогичные органы по всему миру) ограничивают максимальную мощность, которая может передаваться таким способом для гражданского использования. Этот метод использовался для питания отдельных узлов беспроводной сенсорной сети. [18] [7]

Поток жидкости

[ редактировать ]

Различные технологии турбинных и нетурбинных генераторов могут собирать воздушный поток. Башенные ветряные турбины и бортовые ветроэнергетические системы (AWES) используют поток воздуха. Многие компании разрабатывают эти технологии, которые могут работать в условиях низкой освещенности, например, в воздуховодах HVAC, а также масштабироваться и оптимизироваться в соответствии с энергетическими потребностями конкретных приложений.

Поток крови также можно использовать для питания устройств. Например, кардиостимулятор, разработанный в Бернском университете , использует поток крови для запуска пружины, которая затем приводит в действие электрический микрогенератор. [19]

В области сбора энергии воды были достигнуты успехи в разработке, такие как генераторы с транзисторной архитектурой, обеспечивающие высокую эффективность преобразования энергии и плотность мощности. [20] [21]

Фотоэлектрический

[ редактировать ]

Беспроводная технология сбора фотоэлектрической (PV) энергии предлагает значительные преимущества по сравнению с проводными или исключительно батарейными сенсорными решениями: практически неисчерпаемые источники энергии с незначительным или нулевым неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Решения по сбору фотоэлектрических энергии внутри помещений на сегодняшний день основаны на специально настроенном аморфном кремнии (aSi) — технологии, наиболее часто используемой в солнечных калькуляторах. В последние годы на передний план в сборе энергии вышли новые фотоэлектрические технологии, такие как сенсибилизированные красителями солнечные элементы ( DSSC ). Красители поглощают свет так же, как хлорофилл в растениях. Электроны, высвобождаемые при ударе, уходят в слой TiO 2 и оттуда диффундируют через электролит, поскольку краситель можно настроить на видимый спектр, и можно получить гораздо более высокую мощность. При освещенности 200 люкс DSSC может обеспечить мощность более 10 мкВт на см. 2 .

Изображение беспроводного настенного выключателя без батареи

Пьезоэлектрический

[ редактировать ]

Пьезоэлектрический эффект преобразует механическую нагрузку в электрический ток или напряжение. Этот штамм может происходить из разных источников. Человеческое движение, низкочастотные сейсмические колебания и акустический шум — повседневные примеры. За исключением редких случаев, пьезоэлектрический эффект работает при переменном токе, для эффективности которого требуются изменяющиеся во времени входные сигналы при механическом резонансе.

Большинство пьезоэлектрических источников электроэнергии производят мощность порядка милливатт, что слишком мало для системного применения, но достаточно для портативных устройств, таких как некоторые имеющиеся в продаже наручные часы с автоподзаводом. Одно из предложений состоит в том, что их можно использовать в микроустройствах, например, в устройствах, собирающих микрогидравлическую энергию. В этом устройстве поток гидравлической жидкости под давлением приводит в движение поршень, совершающий возвратно-поступательное движение, поддерживаемый тремя пьезоэлектрическими элементами, которые преобразуют колебания давления в переменный ток.

Поскольку сбор пьезоэнергии изучается только с конца 1990-х годов, [22] [23] это остается новой технологией. Тем не менее, в инженерной школе INSA были внесены некоторые интересные улучшения в электронный переключатель с автономным питанием, реализованный дочерней компанией Arveni. В 2006 году была создана экспериментальная концепция беспроводной кнопки дверного звонка без батареи, а недавно продукт показал, что классический беспроводной настенный выключатель может получать питание от пьезоэлектрического комбайна. Другие промышленные применения появились в период с 2000 по 2005 год. [24] например, для сбора энергии от вибрации и питания датчиков или для сбора энергии от ударов. [25]

Пьезоэлектрические системы могут преобразовывать движение человеческого тела в электрическую энергию. DARPA профинансировало усилия по использованию энергии движений ног и рук, ударов обуви и артериального давления для передачи энергии низкого уровня на имплантируемые или носимые датчики. Нанощетки — еще один пример пьезоэлектрического устройства сбора энергии. [26] Их можно интегрировать в одежду. Множество других наноструктур были использованы для создания устройства для сбора энергии, например, в 2016 году был изготовлен монокристаллический наноремень PMN-PT, который был собран в пьезоэлектрический сборщик энергии. [27] Требуется тщательная разработка, чтобы свести к минимуму дискомфорт пользователя. Эти источники сбора энергии в совокупности влияют на организм. Проект по улавливанию энергии вибрации [28] это еще один проект, целью которого является извлечение электрической энергии из вибраций и движений окружающей среды. Микропояс можно использовать для сбора электроэнергии при дыхании. [29] Кроме того, поскольку вибрация движения человека исходит в трех направлениях, единый всенаправленный сборщик энергии на основе пьезоэлектрической кантилевера создается с использованием внутреннего резонанса 1:2. [30] Наконец, уже создан пьезоэлектрический сборщик энергии миллиметрового масштаба. [31]

Пьезоэлементы встраивают в дорожки [32] [33] [34] восстановить «человеческую энергию» шагов. Их также можно встроить в обувь. [35] восстановить «энергию ходьбы». В 2005 году исследователи из Массачусетского технологического института разработали первый микромасштабный пьезоэлектрический преобразователь энергии с использованием тонкой пленки PZT. [36] Арман Хаджати и Санг-Гук Ким изобрели сверхширокополосное микро-пьезоэлектрическое устройство для сбора энергии, используя нелинейную жесткость резонатора микроэлектромеханических систем ( МЭМС ) с двойным зажимом. Деформация растяжения в дважды зажатой балке демонстрирует нелинейную жесткость, которая обеспечивает пассивную обратную связь и приводит к резонансу моды Дуффинга с ужесточением амплитуды. [37] Обычно для вышеупомянутой системы сбора энергии используются пьезоэлектрические кантилеверы. Одним из недостатков является то, что пьезоэлектрический кантилевер имеет градиентное распределение деформации, т.е. пьезоэлектрический преобразователь не используется полностью. Для решения этой проблемы предлагаются кантилеверы треугольной и L-образной формы для равномерного распределения деформации. [38] [39] [40]

В 2018 году исследователи из Университета Сучжоу сообщили о гибридизации трибоэлектрического наногенератора и кремниевого солнечного элемента путем совместного использования общего электрода. Это устройство может собирать солнечную энергию или преобразовывать механическую энергию падающих капель дождя в электричество. [41]

Британская телекоммуникационная компания Orange UK создала футболку и ботинки для сбора энергии. [ когда? ] Другие компании также сделали то же самое. [42] [43] [ важность? ]

Энергия от умных дорог и пьезоэлектричества

[ редактировать ]
Основные статьи: Пьезоэлектричество и пьезоэлектрические датчики.
Тетрагональная элементарная ячейка титаната свинца
Пьезоэлектрический диск при деформации генерирует напряжение (изменение формы сильно преувеличено)

Братья Пьер Кюри и Жак Кюри предложили концепцию пьезоэлектрического эффекта в 1880 году. [44] Пьезоэлектрический эффект преобразует механическую нагрузку в напряжение или электрический ток и генерирует электрическую энергию за счет движения, веса, вибрации и изменений температуры, как показано на рисунке.

Учет пьезоэлектрического эффекта в тонкопленочном цирконате-титанате свинца микроэлектромеханических систем ( МЭМС Разработано энергогенерирующее устройство ) ПЗТ. Во время недавнего усовершенствования пьезоэлектрической технологии Акса Аббаси [45] [46] [47] [48] [49] ) различал два режима, называемые и в преобразователях вибрации и перепроектированы для резонанса на определенных частотах от внешнего источника энергии вибрации, тем самым создавая электрическую энергию посредством пьезоэлектрического эффекта с использованием электромеханической демпфирующей массы. [50] Однако компания Aqsa продолжила разработку электростатических устройств с лучевой структурой, которые сложнее изготовить, чем устройства PZT MEMS по сравнению с аналогичными устройствами, поскольку общая обработка кремния включает в себя гораздо больше этапов маски, для которых не требуется пленка PZT. Пьезоэлектрический этого типа Датчики и исполнительные механизмы имеют консольную балочную структуру, состоящую из мембранного нижнего электрода , пленки, пьезоэлектрической пленки и верхнего электрода. более (3–5 масок) Для формирования рисунка каждого слоя требуется ступеней маски при очень низком индуцированном напряжении. Пироэлектрические кристаллы, имеющие уникальную полярную ось и обладающие спонтанной поляризацией, вдоль которой существует спонтанная поляризация. Это кристаллы классов 6мм , 4мм , мм2 , 6 , 4 , 3м , 3 , 2 , м . Особая полярная ось — кристаллофизическая ось Х3 — совпадает с осями L6 , L4 , L3 и L2 кристаллов или лежит в единственной прямой плоскости Р (класс «м») . В результате происходит смещение электрических центров положительных и отрицательных зарядов элементарной ячейки из положений равновесия, т. е. изменяется спонтанная поляризация кристалла. Следовательно, все рассмотренные кристаллы обладают спонтанной поляризацией . С пьезоэлектрический эффект в пироэлектрических кристаллах возникает в результате изменения их спонтанной поляризации под внешними воздействиями ( электрическими полями , механическими напряжениями). В результате перемещения Акса Аббаси внесла изменения в состав компонентов по всем трем осям . Предположим, что пропорциональна механическим напряжениям, вызывающим в первом приближении, что приводит к где Tkl представляет собой механическое напряжение, а dikl представляет собой пьезоэлектрические модули. [50]

Тонкие пленки PZT привлекли внимание для таких применений, как датчики силы, акселерометры , приводы гироскопов, настраиваемая оптика, микронасосы, сегнетоэлектрические ОЗУ, системы отображения и интеллектуальные дороги. [50] когда источники энергии ограничены, сбор энергии играет важную роль в окружающей среде. Умные дороги могут сыграть важную роль в производстве электроэнергии. Внедрение пьезоэлектрического материала в дорогу может преобразовывать давление, оказываемое движущимися транспортными средствами, в напряжение и ток. [50]

Умная транспортная интеллектуальная система

[ редактировать ]
См. Также: Пьезоэлектрические датчики.

Пьезоэлектрические датчики наиболее полезны в технологиях умных дорог, которые можно использовать для создания интеллектуальных систем, повышающих производительность в долгосрочной перспективе. Представьте себе шоссе, которые предупреждают автомобилистов о пробке еще до ее образования. Или мосты, которые сообщают, когда им грозит обрушение, или электросеть, которая восстанавливается сама, когда случаются отключения электроэнергии. На протяжении многих десятилетий ученые и эксперты утверждали, что лучший способ борьбы с пробками — это интеллектуальные транспортные системы, такие как придорожные датчики для измерения трафика и синхронизированные светофоры для контроля потока транспортных средств. Но распространение этих технологий ограничено стоимостью. Есть также некоторые другие готовые проекты в области интеллектуальных технологий, которые можно было бы развернуть довольно быстро, но большинство технологий все еще находятся на стадии разработки и могут стать практически недоступными в течение пяти или более лет. [51] [ нужно обновить ]

Пироэлектрический

[ редактировать ]

Пироэлектрический эффект преобразует изменение температуры в электрический ток или напряжение. Это аналогично пьезоэлектрическому эффекту , который является еще одним типом сегнетоэлектрического поведения. Пироэлектричество требует изменяющихся во времени входных данных и страдает от небольшой выходной мощности в приложениях по сбору энергии из-за низких рабочих частот. Однако одним из ключевых преимуществ пироэлектриков перед термоэлектриками является то, что многие пироэлектрические материалы стабильны до 1200 ° C или выше, что позволяет собирать энергию из высокотемпературных источников и тем самым повышать термодинамическую эффективность .

Одним из способов прямого преобразования отходящего тепла в электричество является выполнение цикла Олсена на пироэлектрических материалах. Цикл Олсена состоит из двух изотермических и двух изоэлектрических полевых процессов на диаграмме электрическое смещение-электрическое поле (DE). Принцип цикла Ольсена заключается в зарядке конденсатора путем охлаждения в слабом электрическом поле и его разрядке при нагреве в более сильном электрическом поле. Для реализации цикла Ольсена с использованием проводимости было разработано несколько пироэлектрических преобразователей. [52] конвекция, [53] [54] [55] [56] или радиация. [57] Также теоретически установлено, что пироэлектрическое преобразование, основанное на регенерации тепла с использованием колеблющегося рабочего тела и цикла Олсена, позволяет достичь эффективности Карно между горячим и холодным термальным резервуаром. [58] Кроме того, недавние исследования установили полимеры поливинилиденфторида трифторэтилена [P(VDF-TrFE)]. [59] и керамика цирконат-титанат свинца-лантана (PLZT) [60] как перспективные пироэлектрические материалы для использования в преобразователях энергии из-за их большой плотности энергии, генерируемой при низких температурах. Кроме того, недавно было представлено пироэлектрическое устройство очистки, не требующее изменяющихся во времени входных сигналов. Устройство сбора энергии использует деполяризующее по краям электрическое поле нагретого пироэлектрика для преобразования тепловой энергии в механическую вместо того, чтобы отводить электрический ток от двух пластин, прикрепленных к граням кристалла. [61]

Термоэлектрики

[ редактировать ]
Эффект Зеебека в термобатарее из железной и медной проволоки.
Основная статья: Термоэлектрический генератор

В 1821 году Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что температурный градиент, образующийся между двумя разнородными проводниками, создает напряжение. В основе термоэлектрического эффекта лежит тот факт, что градиент температуры в проводящем материале приводит к тепловому потоку; это приводит к диффузии носителей заряда. Поток носителей заряда между горячей и холодной областями, в свою очередь, создает разность напряжений. В 1834 году Жан Шарль Атанас Пельтье обнаружил, что прохождение электрического тока через соединение двух разнородных проводников может, в зависимости от направления тока, действовать как нагреватель или охладитель. Поглощаемое или выделяемое тепло пропорционально току, а константа пропорциональности известна как коэффициент Пельтье. Сегодня, благодаря знанию эффектов Зеебека и Пельтье , термоэлектрические материалы можно использовать в качестве нагревателей, охладителей и генераторов (ТЭГ).

Идеальные термоэлектрические материалы обладают высоким коэффициентом Зеебека, высокой электропроводностью и низкой теплопроводностью. Низкая теплопроводность необходима для поддержания высокого температурного градиента в месте соединения. Стандартные термоэлектрические модули, выпускаемые сегодня, состоят из полупроводников теллурида висмута, легированных P и N, зажатых между двумя металлизированными керамическими пластинами. Керамические пластины придают системе жесткость и электрическую изоляцию. Полупроводники соединены электрически последовательно, а термически параллельно.

Разработаны миниатюрные термопары, которые преобразуют тепло тела в электричество и генерируют мощность 40 при мкВт напряжении 3 В с 5-градусным градиентом температуры, а на другом конце шкалы в ядерных батареях РИТЭГ используются большие термопары .

Практическими примерами являются пульсометр на палец от Центра Хольста и термогенераторы от Фраунгофера-Гезельшафт. [62] [63]

Преимущества термоэлектриков:

  1. Отсутствие движущихся частей позволяет осуществлять непрерывную работу в течение многих лет.
  2. Термоэлектрики не содержат материалов, которые необходимо пополнять.
  3. Нагрев и охлаждение можно поменять местами.

Недостатком термоэлектрического преобразования энергии является низкий КПД (в настоящее время менее 10%). Разработка материалов, которые способны работать при более высоких температурных градиентах и ​​которые могут хорошо проводить электричество, но при этом не проводить тепло (что до недавнего времени считалось невозможным). [ нужна ссылка ] ), приведет к повышению эффективности.

Будущая работа в области термоэлектрики может заключаться в преобразовании избыточного тепла, например, при сгорании автомобильного двигателя, в электричество.

Электростатический (емкостный)

[ редактировать ]

Этот тип сбора урожая основан на изменении емкости виброзависимых конденсаторов. Вибрации раздвигают обкладки заряженного переменного конденсатора, и механическая энергия преобразуется в электрическую.Сборщикам электростатической энергии необходим источник поляризации для работы и преобразования механической энергии вибраций в электричество. Источник поляризации должен иметь мощность порядка нескольких сотен вольт; это сильно усложняет схему управления питанием. Другое решение состоит в использовании электретов — электрически заряженных диэлектриков, способных сохранять поляризацию на конденсаторе в течение многих лет.Для этой цели можно адаптировать конструкции из классических электростатических индукционных генераторов, которые также извлекают энергию из переменных емкостей. Получающиеся в результате устройства являются самосмещающими и могут напрямую заряжать батареи или создавать экспоненциально растущее напряжение на накопительных конденсаторах, из которых энергия может периодически извлекаться преобразователями постоянного тока в постоянный. [64]

Магнитная индукция

[ редактировать ]

Магнитная индукция относится к созданию электродвижущей силы (т.е. напряжения) в изменяющемся магнитном поле . Это изменяющееся магнитное поле может быть создано движением, либо вращением (т. е. эффект Виганда и датчики Виганда ), либо линейным движением (т. е. вибрацией ). [65]

Магниты, качающиеся на кантилевере, чувствительны даже к небольшим вибрациям и генерируют микротоки, перемещаясь относительно проводников в соответствии с законом индукции Фарадея . Разработав миниатюрное устройство такого типа в 2007 году, команда из Университета Саутгемптона сделала возможным установку такого устройства в средах, исключающих любую электрическую связь с внешним миром. Датчики в недоступных местах теперь могут генерировать собственную энергию и передавать данные на внешние приемники. [66]

Одним из основных ограничений устройства сбора энергии магнитных вибраций, разработанного в Университете Саутгемптона , является размер генератора, в данном случае примерно один кубический сантиметр, который слишком велик для интеграции в современные мобильные технологии. Полный генератор, включая схему, представляет собой массивную конструкцию размером 4 х 4 х 1 см. [66] почти такого же размера, как некоторые мобильные устройства, такие как iPod nano. Дальнейшее уменьшение размеров возможно за счет использования новых и более гибких материалов в качестве компонента консольной балки. В 2012 году группа Северо-Западного университета разработала вибрационный генератор из полимера в форме пружины. [67] Это устройство могло работать с теми же частотами, что и устройство на основе кремния группы Университета Саутгемптона, но с размером компонента луча, составляющим одну треть.

Также был предложен новый подход к сбору энергии на основе магнитной индукции с использованием феррожидкостей. В журнальной статье «Электромагнитный сборщик энергии на основе феррожидкости» обсуждается использование феррожидкостей для сбора низкочастотной вибрационной энергии с частотой 2,2 Гц с выходной мощностью ~ 80 мВт на г. [68]

Совсем недавно изменение структуры доменных стенок под действием напряжения было предложено как метод сбора энергии с использованием магнитной индукции. В этом исследовании авторы показали, что приложенное напряжение может изменить структуру доменов в микропроводах. Вибрации окружающей среды могут вызвать напряжение в микропроводах, что может вызвать изменение структуры доменов и, следовательно, изменить индукцию. Сообщалось о мощности порядка мкВт/см2. [69]

Коммерчески успешных сборщиков энергии вибрации, основанных на магнитной индукции, все еще относительно немного. Примеры включают продукты, разработанные шведской компанией ReVibe Energy , технологическим подразделением Saab Group . Другим примером являются продукты, разработанные компанией Perpetuum на основе ранних прототипов Университета Саутгемптона. Они должны быть достаточно большими, чтобы генерировать мощность, необходимую для беспроводных сенсорных узлов (WSN), но в приложениях M2M это обычно не является проблемой. Эти комбайны в настоящее время поставляются в больших объемах для питания WSN, производимых такими компаниями, как GE и Emerson, а также для систем мониторинга подшипников поездов, производимых Perpetuum. Датчики воздушных линий электропередачи могут использовать магнитную индукцию для сбора энергии непосредственно от проводника, который они контролируют. [70] [71]

Содержание сахара в крови

[ редактировать ]

Другой способ сбора энергии — окисление сахара в крови. Эти сборщики энергии называются биобатареями . Их можно использовать для питания имплантированных электронных устройств (например, кардиостимуляторов, имплантированных биосенсоров для диабетиков, имплантированных активных RFID-устройств и т. д.). В настоящее время группа Минтир из Университета Сент-Луиса создала ферменты, которые можно использовать для выработки энергии из сахара в крови. Однако через несколько лет ферменты все равно придется заменять. [72] В 2012 году в Университете Кларксона под руководством доктора Евгения Каца был установлен кардиостимулятор на имплантируемых биотопливных элементах. [73]

Древовидный

[ редактировать ]

Сбор метаболической энергии деревьев — это тип сбора биоэнергии. Волтри разработал метод сбора энергии из деревьев. Эти сборщики энергии используются для питания удаленных датчиков и ячеистых сетей в качестве основы для системы долгосрочного развертывания для мониторинга лесных пожаров и погоды в лесу. Согласно сайту Волтри, срок полезного использования такого устройства должен ограничиваться только сроком службы дерева, к которому оно прикреплено. Небольшая тестовая сеть была недавно развернута в лесу национального парка США. [74]

Другие источники энергии деревьев включают улавливание физического движения дерева в генераторе. Теоретический анализ этого источника энергии показывает некоторые перспективы для питания небольших электронных устройств. [75] На основе этой теории было построено практическое устройство, которое в течение года успешно питало сенсорный узел. [76]

Метаматериал

[ редактировать ]

Устройство на основе метаматериала преобразует по беспроводной сети микроволновый напряжением 7,3 В сигнал частотой 900 МГц в постоянный ток (больше, чем у USB-устройства). Устройство можно настроить на сбор других сигналов, включая сигналы Wi-Fi, спутниковые сигналы или даже звуковые сигналы. В экспериментальном устройстве использовалась серия из пяти проводников из стекловолокна и меди . Эффективность преобразования достигла 37 процентов. Когда традиционные антенны расположены близко друг к другу в пространстве, они мешают друг другу. [77] [78] [79] Но поскольку мощность РЧ снижается пропорционально кубу расстояния, количество мощности очень и очень мало. Хотя заявление о 7,3 В является грандиозным, измерение относится к разомкнутой цепи. Поскольку мощность настолько мала, при подключении какой-либо нагрузки ток может практически отсутствовать.

Изменения атмосферного давления

[ редактировать ]

Давление атмосферы естественным образом меняется с течением времени в зависимости от изменений температуры и погодных условий. Устройства с герметичной камерой могут использовать эту разницу давлений для извлечения энергии. Это использовалось для обеспечения питания механических часов, таких как часы Atmos .

Энергия океана

[ редактировать ]

Относительно новая концепция производства энергии заключается в производстве энергии из океанов. На планете присутствуют большие массы воды, которые несут с собой огромное количество энергии. Энергия в этом случае может генерироваться приливными течениями, океанскими волнами, разницей в солености, а также разницей в температуре. По состоянию на 2018 год , предпринимаются усилия по сбору энергии таким образом. Недавно ВМС США смогли вырабатывать электроэнергию, используя разницу температур в океане. [80]

Одним из способов использования разницы температур на разных уровнях термоклина в океане является использование сборщика тепловой энергии, оснащенного материалом, который меняет фазу в разных температурных регионах. Обычно это материал на основе полимера, который можно подвергать обратимой термической обработке. Когда материал меняет фазу, разница энергий преобразуется в механическую энергию. [81] Используемые материалы должны быть способны изменять фазу от жидкой к твердой, в зависимости от положения термоклина под водой. [82] Эти материалы с фазовым переходом в устройствах по сбору тепловой энергии были бы идеальным способом подзарядки или питания беспилотного подводного аппарата (НПА), поскольку он будет полагаться на теплую и холодную воду, уже присутствующую в больших водоемах; минимизация необходимости стандартной подзарядки аккумулятора. Улавливание этой энергии позволит проводить более долгосрочные миссии, поскольку можно устранить необходимость ее сбора или возврата для зарядки. [83] Это также очень экологически чистый метод питания подводных аппаратов. При использовании жидкости фазового перехода нет никаких выбросов, и срок ее службы, скорее всего, будет больше, чем у стандартной батареи.

Будущие направления

[ редактировать ]

Электроактивные полимеры (EAP) были предложены для сбора энергии. Эти полимеры обладают большой деформацией, плотностью упругой энергии и высокой эффективностью преобразования энергии. Общий вес систем на основе ЭАП (электроактивных полимеров) предлагается существенно ниже, чем на основе пьезоэлектрических материалов.

Наногенераторы , такие как тот, который производит Технологический институт Джорджии, могут обеспечить новый способ питания устройств без батарей. [84] По состоянию на 2008 год он генерирует всего несколько десятков нановатт, что слишком мало для любого практического применения.

Шум стал предметом предложения лаборатории NiPS в Италии по сбору низкомасштабных вибраций широкого спектра с помощью нелинейного динамического механизма, который может повысить эффективность харвестера до 4 раз по сравнению с традиционными линейными харвестерами. [85]

Комбинации разных типов [86] Использование сборщиков энергии может еще больше снизить зависимость от батарей, особенно в средах, где доступные типы окружающей энергии периодически меняются. Этот тип дополнительного сбалансированного сбора энергии потенциально может повысить надежность беспроводных сенсорных систем для мониторинга состояния конструкций. [87]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Панаянтатта, Наману; Клементи, Джакомо; Ухабаз, Мерием; Костанца, Марио; Маргерон, Самуэль; Бартасайт, Аусрин; Басрур, Скандар; Бано, Эдвиже; Монтес, Лоран; Дехоллен, Кэтрин; Ла Роза, Роберто (январь 2021 г.). «Преобразователь энергии вибрации во время с автономным питанием и без батареек для беспроводного мониторинга вибрации» . Датчики . 21 (22): 7503. Бибкод : 2021Senso..21.7503P . дои : 10.3390/s21227503 . ISSN   1424-8220 . ПМЦ   8618968 . ПМИД   34833578 .
  2. ^ Гулер У., Сенди MSE, Гованлоо, М., двухрежимный пассивный выпрямитель для широкодиапазонного входного потока мощности , 60-й Международный симпозиум Среднего Запада по схемам и системам IEEE (MWSCAS), август 2017 г.
  3. ^ Тейт, Джозеф (1989). «Удивительный модуль внешнего питания» . Эмбиентные исследования . Проверено 16 января 2008 г.
  4. ^ Раванбод, Мохаммед; Эбрахими-Нежад, Салман (2023). «Перфорированный ауксетический сотовый усилитель с возвратной хиральностью: новая конструкция для высокоэффективного сбора пьезоэлектрической энергии» . Механика перспективных материалов и конструкций : 1–16. дои : 10.1080/15376494.2023.2280997 .
  5. ^ Митчесон, PD; Грин, TC; Йитман, Э.М.; Холмс, А.С. (10 июня 2004 г.). «Архитектуры вибрационных микрогенераторов» . Журнал микроэлектромеханических систем . 13 (3): 429–440. дои : 10.1109/JMEMS.2004.830151 . hdl : 10044/1/997 . S2CID   14560936 – через IEEE Xplore.
  6. ^ I, батарея Эрика Вермюлена, Nature Science & Technology, январь 2008 г.
  7. ^ Перейти обратно: а б Мунир, Билал; Владимир Дё (2018). «О влиянии мобильности на производительность системы сбора радиочастотной энергии без батарей» . Датчики . 18 (11): 3597. Бибкод : 2018Senso..18.3597M . дои : 10.3390/s18113597 . ПМК   6263956 . ПМИД   30360501 .
  8. ^ «Комбайн по сбору энергии производит энергию из окружающей среды, устраняя необходимость использования батарей в беспроводных датчиках» .
  9. ^ Перейти обратно: а б X. Канг и др. Полнодуплексная беспроводная сеть связи с энергетической причинностью , в IEEE Transactions on Wireless Communications, том 14, № 10, стр. 5539–5551, октябрь 2015 г.
  10. ^ Беспроводная передача энергии для бытовой электроники и электромобилей, 2012–2022 гг . ИДТехЭкс. Проверено 9 декабря 2013 г.
  11. ^ Басаньи, Стефано; Надери, М. Юсуф; Петриоли, Кьяра; Спенца, Дора (4 марта 2013 г.), «Беспроводные сенсорные сети с сбором энергии» , Мобильные специальные сети , Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc., стр. 701–736, doi : 10.1002/9781118511305.ch20 , ISBN  9781118511305 , получено 14 августа 2023 г.
  12. ^ «Министерство энергетики объявляет о крупнейших в истории инвестициях в «удаление углерода» » . АП Новости . 11 августа 2023 г. Проверено 14 августа 2023 г.
  13. ^ де Винкель, Джаспер; Кортбек, Вито; Хестер, Иосия; Павелчак, Пшемыслав (4 сентября 2020 г.). «Геймбой без батареи» . Труды ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям . 4 (3): 1–34. дои : 10.1145/3411839 . ISSN   2474-9567 .
  14. ^ Мамиш, Джон; Го, Эми; Коэн, Томас; Ричи, Джулиан; Чжан, Ян; Хестер, Иосия (27 сентября 2023 г.). «Сбор информации о взаимодействии: исследование дизайна виджетов, управляемых пользователем» . Труды ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям . 7 (3): 1–31. дои : 10.1145/3610880 . ISSN   2474-9567 .
  15. ^ «Джо Тейт: Модуль внешнего питания» . www.rexresearch.com .
  16. ^ «Электронное устройство с питанием от ручного ввода, патент США № 5,838,138» (PDF) .
  17. ^ Сабрина Шенкман (26 мая 2023 г.). «Используя те же силы, что и молния, новая технология извлекает электричество из влаги» . Бостон Глобус .
  18. ^ Перси, Стивен; Крис Найт; Фрэнсис Курей; Кен Смарт (2012). «Обеспечение требований к питанию сенсорной сети с использованием радиочастотной передачи энергии» . Датчики . 12 (7): 8571–8585. Бибкод : 2012Senso..12.8571P . дои : 10.3390/s120708571 . ПМК   3444064 . ПМИД   23012506 .
  19. ^ «Заводной кардиостимулятор, работающий от сердечного ритма, может избавить от необходимости хирургического вмешательства » www.telegraph.co.uk . 2 сентября 2014 г.
  20. ^ Сюй, Ванхуай; Чжэн, Хуаньси; Лю, Юань; Чжоу, Сяофэн; Чжан, Чао; Сун, Юсинь; Дэн, Сюй; Люнг, Майкл; Ян, Чжэнбао; Сюй, Рональд X.; Ван, Чжун Линь (20 февраля 2020 г.). «Капельный генератор электроэнергии с высокой мгновенной плотностью мощности» . Природа . 578 (7795): 392–396. Бибкод : 2020Natur.578..392X . дои : 10.1038/s41586-020-1985-6 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   32025037 . S2CID   211039203 .
  21. ^ Сюй, Ванхуай; Ван, Цзуанкай (16 декабря 2020 г.). «Сочетание скользких интерфейсов и транзисторной архитектуры для сбора кинетической энергии воды» . Джоуль . 4 (12): 2527–2531. Бибкод : 2020Джоуль...4.2527X . дои : 10.1016/j.joule.2020.09.007 . ISSN   2542-4785 . S2CID   225133444 .
  22. ^ Уайт, Нью-Мексико; Глинн-Джонс, П.; Биби, СП (2001). «Новый толстопленочный пьезоэлектрический микрогенератор» (PDF) . Умные материалы и конструкции . 10 (4): 850–852. Бибкод : 2001SMaS...10..850W . дои : 10.1088/0964-1726/10/4/403 . S2CID   250886430 .
  23. ^ Кимиссис, Джон (1998). «Паразитный сбор энергии в обуви». Дайджест статей. Второй международный симпозиум по портативным компьютерам (кат. № 98EX215) . стр. 132–139. CiteSeerX   10.1.1.11.6175 . дои : 10.1109/ISWC.1998.729539 . ISBN  978-0-8186-9074-7 . S2CID   56992 .
  24. ^ Промышленные реализации по сбору энергии
  25. ^ Хорсли, Эл.; Фостер, член парламента; Стоун, Д.А. (сентябрь 2007 г.). «Современная технология пьезоэлектрического преобразователя» . Европейская конференция по силовой электронике и приложениям 2007 г .: 1–10. дои : 10.1109/EPE.2007.4417637 . S2CID   15071261 .
  26. ^ Нанокисти Чжун Линь Ванга
  27. ^ Ву, Фан; Цай, Вэй; Да, Яо-Вэнь; Сюй, Шию; Яо, Нан (1 марта 2016 г.). «Энергопоглощение на основе монокристаллического наноремешка ПМН-ПТ» . Научные отчеты . 6 : 22513. Бибкод : 2016NatSR...622513W . дои : 10.1038/srep22513 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   4772540 . ПМИД   26928788 .
  28. ^ «Сайт проекта VIBES» . веб-архив.southampton.ac.uk .
  29. ^ «Электричество из носа» .
  30. ^ Сюй, Дж.; Тан, Дж. (23 ноября 2015 г.). «Разнонаправленный сбор энергии с помощью пьезоэлектрического кантилевера-маятника с внутренним резонансом». Письма по прикладной физике . 107 (21): 213902. Бибкод : 2015ApPhL.107u3902X . дои : 10.1063/1.4936607 . ISSN   0003-6951 .
  31. ^ «Самый мощный сборщик энергии миллиметрового масштаба генерирует электричество за счет вибраций» . Новости Мичиганского университета . 25 апреля 2011 г.
  32. ^ " "Япония: производство электроэнергии с помощью билетных касс на вокзалах" " . Архивировано из оригинала 9 июля 2007 года . Проверено 18 июня 2007 г.
  33. ^ Плитки Powerleap как машины для сбора пьезоэлектрической энергии.
  34. ^ «Токиоманго: электричество, вырабатываемое пригородами» .
  35. ^ «Поглощение энергии с помощью пьезоэлектриков, монтируемых на башмаке» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 апреля 2011 года . Проверено 9 февраля 2010 г.
  36. ^ Чон, Ю.Б.; Суд, Р.; Ким, С.-Г. (2005). «МЭМС-генератор с тонкопленочным ЦТС поперечной моды». Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 122 (1): 16–22. Бибкод : 2005SeAcA.122...16J . дои : 10.1016/j.sna.2004.12.032 .
  37. ^ Сбор пьезоэлектрической энергии со сверхширокой полосой пропускания. Архивировано 15 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве.
  38. ^ Бейкер, Джесси; Раунди, Шэд; Райт, Пол (2005). «Альтернативные геометрии для увеличения плотности мощности при поглощении энергии вибрации для беспроводных сенсорных сетей». 3-я Международная конференция по технологиям преобразования энергии . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.2005-5617 . ISBN  978-1-62410-062-8 .
  39. ^ Сюй, Цзя Вэнь; Лю, Юн Бин; Шао, Вэй Вэй; Фэн, Чжихуа (2012). «Оптимизация прямоугольной пьезоэлектрической консоли с использованием вспомогательных балок разного уровня жесткости для сбора энергии вибрации». Умные материалы и конструкции . 21 (6): 065017. Бибкод : 2012SMaS...21f5017X . дои : 10.1088/0964-1726/21/6/065017 . ISSN   0964-1726 . S2CID   110609918 .
  40. ^ Гольдшмидтбоинг, Франк; Войас, Питер (2008). «Характеристика различных форм луча для сбора пьезоэлектрической энергии» . Журнал микромеханики и микроинженерии . 18 (10): 104013. Бибкод : 2008JMiMi..18j4013G . дои : 10.1088/0960-1317/18/10/104013 . ISSN   0960-1317 . S2CID   108840395 .
  41. ^ Зыга, Лиза (8 марта 2018 г.). «Комбайн энергии собирает энергию солнечного света и капель дождя» . физ.орг . Проверено 10 марта 2018 г.
  42. ^ «Футболки, которые заряжают телефоны, будут протестированы на фестивале в Гластонбери в Великобритании» . Рекламодатель . 21 июня 2011 г.
  43. ^ «Рубашка, которую вы носите, может зарядить ваш телефон!!! Хотите знать, как?» . Деловые новости GCC . 3 августа 2023 г.
  44. ^ Жак и Пьер Кюри (1880) «Развитие электрической поляризации посредством сжатия в полуэдрических кристаллах с наклонными гранями», Bulletin de la Société minérologique de France , полет. 3, стр. 90–93. Перепечатано в: Жак и Пьер Кюри (1880). Развитие под давлением полярного электричества в полуэдрических кристаллах с наклонными гранями», Comptes Rendus ..., т. 91, стр. 294 – 295. См. также. : Жак и Пьер Кюри (1880) «Об электрической поляризации в полуэдрических кристаллах с наклонными гранями» , Comptes Rendus ..., т. 91, стр. 383 – 386.
  45. ^ «Акса Айтбар, медиа-директор Хайдарабадской модели Организации Объединенных Наций» . Архивировано из оригинала 9 июня 2015 года . Проверено 3 мая 2015 г.
  46. ^ Аббаси, Акса. Индексация IPI Beta, пьезоэлектрические материалы и пьезоэлектрические умные дороги
  47. ^ «Акса Аббаси на 29-м научно-исследовательском семинаре студентов IEEEP» . МУЭТ . Проверено 9 июля 2014 г.
  48. ^ «Акса Айтбар, организатор мероприятия Synergy14 2014» . МУЭТ . Проверено 9 июля 2014 г.
  49. ^ «Акса Аббаси на съезде техно-волшебников Мехрана 2013, MTC'13» . МУЭТ . Проверено 9 июля 2014 г.
  50. ^ Перейти обратно: а б с д «Аббаси, Акса. «Применение пьезоэлектрических материалов и пьезоэлектрических сетей для умных дорог». Международный журнал электротехники и компьютерной инженерии (IJECE), том 3, № 6 (2013), стр. 857–862» .
  51. ^ «Умные дороги и интеллектуальный транспорт» . Архивировано из оригинала 20 июля 2014 года . Проверено 9 июля 2014 г.
  52. ^ Ли, Феликс Ю.; Навид, Ашкон; Пилон, Лоран (2012). «Пироэлектрический сбор отработанной тепловой энергии с использованием теплопроводности». Прикладная теплотехника . 37 : 30–37. Бибкод : 2012AppTE..37...30L . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2011.12.034 . S2CID   12022162 .
  53. ^ Олсен, Рэндалл Б.; Бриско, Джозеф М.; Бруно, Дэвид А.; Батлер, Уильям Ф. (1981). «Пироэлектрический преобразователь энергии, использующий регенерацию». Сегнетоэлектрики . 38 (1): 975–978. Бибкод : 1981Fer....38..975O . дои : 10.1080/00150198108209595 .
  54. ^ Олсен, РБ; Бруно, Д.А.; Бриско, Дж. М.; Дуллеа, Дж. (1984). «Каскадный пироэлектрический преобразователь энергии». Сегнетоэлектрики . 59 (1): 205–219. Бибкод : 1984Fer....59..205O . дои : 10.1080/00150198408240091 .
  55. ^ Нгуен, Хип; Навид, Ашкон; Пилон, Лоран (2010). «Пироэлектрический преобразователь энергии с использованием сополимера П (ВДФ-ТрФЭ) и цикла Олсена для сбора отработанной тепловой энергии». Прикладная теплотехника . 30 (14–15): 2127–2137. Бибкод : 2010AppTE..30.2127N . doi : 10.1016/j.applthermaleng.2010.05.022 .
  56. ^ Морено, RC; Джеймс, бакалавр; Навид, А.; Пилон, Л. (2012). «Пироэлектрический преобразователь энергии для сбора отработанного тепла: моделирование и эксперименты». Международный журнал тепломассообмена . 55 (15–16): 4301–4311. Бибкод : 2012IJHMT..55.4301M . doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.075 .
  57. ^ Фанг, Дж.; Фредерик, Х.; Пилон, Л. (2010). «Сбор наноразмерного теплового излучения с использованием пироэлектрических материалов» . Журнал теплопередачи . 132 (9): 092701. дои : 10.1115/1.4001634 .
  58. ^ Олсен, Рэндалл Б.; Бруно, Дэвид А.; Бриско, Джозеф М.; Джейкобс, Эверетт В. (1985). «Цикл пироэлектрической конверсии сополимера винилиденфторида-трифторэтилена» . Журнал прикладной физики . 57 (11): 5036–5042. Бибкод : 1985JAP....57.5036O . дои : 10.1063/1.335280 .
  59. ^ «Щитовая квадратная капча» . iopscience.iop.org .
  60. ^ «Щитовая квадратная капча» . iopscience.iop.org .
  61. ^ «Пироэлектрический мусорщик» . Архивировано из оригинала 8 августа 2008 года . Проверено 7 августа 2008 г.
  62. ^ «Термогенератор Фраунгофера 1» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2011 года . Проверено 14 марта 2009 г.
  63. ^ «TE-Power-Bolt от Micropelt генерирует мощность до 15 мВт за счет избыточного тепла | Reuters» . Рейтер . 22 апреля 2009 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2009 г.
  64. ^ IEEE Xplore — удвоение электроэнергии, используемой в качестве зарядного устройства . Ieeexplore.ieee.org. Проверено 9 декабря 2013 г.
  65. ^ «Технологии сбора энергии для устройств IoT Edge» . Приложение «Электронные устройства и сети» . июль 2018.
  66. ^ Перейти обратно: а б «Хорошие вибрации питают крошечный генератор». Новости Би-би-си . 5 июля 2007 г.
  67. ^ «Полимерный виброгенератор» Hindawi Publishing Corporation . 13 марта 2012 г.
  68. ^ Бибо, А.; Масана, Р.; Кинг, А.; Ли, Г.; Дакак, МФ (июнь 2012 г.). «Электромагнитный сборщик энергии на основе феррожидкости». Буквы по физике А. 376 (32): 2163–2166. Бибкод : 2012PhLA..376.2163B . doi : 10.1016/j.physleta.2012.05.033 .
  69. ^ Бхатти, Сабприт; Ма, Чуанг; Лю, Сяоси; Пираманаягам, СН (2019). «Движение доменной стенки под напряжением в магнитных микропроводах на основе Fe Co для реализации сбора энергии» . Передовые электронные материалы . 5 : 1800467. doi : 10.1002/aelm.201800467 . hdl : 10356/139291 .
  70. ^ Кристиан Бах. «Мониторинг линий электропередачи для управления энергопотреблением, указания по применению 308» (PDF) . ЭнОкеан . Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2021 года . Проверено 1 июня 2013 г.
  71. ^ И Ян; Диван, Д.; Харли, Р.Г.; Хабетлер, Т.Г. (2006). «Сенсорная сеть линий электропередачи – новая концепция мониторинга электросетей». 2006 Общее собрание Общества энергетиков IEEE . стр. 8 стр. doi : 10.1109/PES.2006.1709566 . ISBN  978-1-4244-0493-3 . S2CID   42150653 .
  72. ^ Сила внутри, Боб Холмс, New Scientist, 25 августа 2007 г.
  73. ^ К. МакВитти, Дж. Халамек, Л. Халамакова, М. Сауткотт, В. Джемисон, Э. Кац, «От омаров-киборгов до кардиостимулятора, работающего на имплантируемых биотопливных элементах», Energy & Environmental Science, 2013, 6, 81–86
  74. ^ «Voltree Power: экологичность благодаря инновациям» . voltreepower.com .
  75. ^ МакГарри, Скотт; Найт, Крис (28 сентября 2011 г.). «Потенциал получения энергии от движения деревьев» . Датчики . 11 (10): 9275–9299. Бибкод : 2011Senso..11.9275M . дои : 10.3390/s111009275 . ПМК   3231266 . ПМИД   22163695 .
  76. ^ МакГарри, Скотт; Найт, Крис (4 сентября 2012 г.). «Разработка и успешное применение устройства сбора энергии движения деревьев для питания беспроводного сенсорного узла» . Датчики . 12 (9): 12110–12125. Бибкод : 2012Senso..1212110M . CiteSeerX   10.1.1.309.8093 . дои : 10.3390/s120912110 . ПМЦ   3478830 . S2CID   10736694 .
  77. ^ Беспроводное устройство преобразует «потерянную» микроволновую энергию в электроэнергию . КурцвейлАИ. Проверено 9 декабря 2013 г.
  78. ^ Устройство сбора энергии преобразует микроволновые сигналы в электричество . Gizmag.com. Проверено 9 декабря 2013 г.
  79. ^ Хоукс, AM; Катко, АР; Каммер, Ю.А. (2013). «СВЧ-метаматериал со встроенной функцией сбора энергии» (PDF) . Письма по прикладной физике . 103 (16): 163901. Бибкод : 2013ApPhL.103p3901H . дои : 10.1063/1.4824473 . hdl : 10161/8006 .
  80. ^ «Преобразование тепловой энергии океана – Управление энергетической информации США (EIA)» . www.eia.gov .
  81. ^ Ма З., Ван Ю., Ван С. и Ян Ю. (2016). Сбор тепловой энергии океана с использованием материала с фазовым переходом для подводного планера. Прикладная энергетика, 589.
  82. ^ Ван, Г. (2019). Исследование сбора тепловой энергии океана на основе материалов с фазовым переходом (PCM). Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет, Блэксбург.
  83. ^ Ван, Г., Ха, Д.С., и Ванд, К.Г. (2019). Масштабируемый сборщик тепловой энергии окружающей среды на основе твердых/жидких материалов с фазовым переходом. Прикладная энергетика, 1468-1480.
  84. ^ «Джорджия тек Наногенератор» .
  85. ^ «Уборка шума» . Архивировано из оригинала 31 декабря 2009 года . Проверено 10 января 2010 г.
  86. ^ X. Канг и др. Минимизация затрат на затухающие каналы с помощью сбора энергии и традиционной энергии , в IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 13, нет. 8, стр. 4586–4598, август 2014 г.
  87. ^ Вербелен, Янник; Брекен, Ан; Тухафи, Абдалла (2014). «На пути к дополнительному сбалансированному решению по сбору энергии для встраиваемых систем с низким энергопотреблением» . Микросистемные технологии . 20 (4): 1007–1021. Бибкод : 2014MiTec..20.1007V . дои : 10.1007/s00542-014-2103-1 .
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Energy_harvesting&oldid=1238425295"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3be7503a8af245cc0fb666d1f3592034__1722706080
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3b/34/3be7503a8af245cc0fb666d1f3592034.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Energy harvesting - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)