Генеральный

Это новое устройство может вырабатывать электричество за счет движения человека


Возможно, вам больше никогда не понадобится носить с собой зарядное устройство, вместо этого ваш телефон будет получать энергию от вашей одежды и окружающей среды. В этом заключается потенциал нового устройства, разработанного в Лаборатории наноматериалов и энергетических устройств Университета Вандербильта.

Благодаря использованию аккумуляторной технологии и слоев черного фосфора новое устройство вырабатывает небольшое количество электричества при сгибании или нажатии. Фосфор толщиной всего в несколько атомов может генерировать электричество даже на очень низких частотах в соответствии с движением человека.

[Источник изображения: Джон Рассел / Вандербильт]

Доцент кафедры машиностроения Кэри Пинт, руководивший исследованием, сказал: «Я ожидаю, что в будущем мы все станем зарядными станциями для наших личных устройств, получая энергию непосредственно от наших движений и окружающей среды».

[Источник изображения: Джон Рассел / Вандербильт]

Результаты были опубликованы в статье под названием «Сборщик энергии сверхнизкочастотной электрохимической механической деформации с использованием двумерных нанолистов черного фосфора» в онлайн-журнале. Письма ACS Energy.

Эффективный сбор энергии из окружающих источников - это развивающаяся область науки. Эта область включает устройства, которые могут получать энергию от колебаний температуры, устройства лучистой энергии, которые захватывают энергию света, и электрохимические устройства, которые задействуют биохимические реакции.

Работа, опубликованная Пинтом и его командой, имеет два явных преимущества, поясняет Пинт: «По сравнению с другими подходами, предназначенными для сбора энергии от движения человека, наш метод имеет два фундаментальных преимущества. Материалы атомарно тонкие и достаточно малые, чтобы их можно было пропитать в текстиль. не влияя на внешний вид или ощущение ткани, и он может извлекать энергию из движений, которые медленнее, чем 10 герц - 10 циклов в секунду - в течение всего низкочастотного окна движений, соответствующих движению человека ».

[Источник изображения: Лаборатория наноматериалов и энергетических устройств / Вандербильт]

Улавливание энергии на низкой частоте является чрезвычайно сложной задачей. Во многих других экспериментах не удалось создать устройства, которые эффективно работают при частотах ниже 100 Гц, а их КПД составляет 5-10 процентов даже в оптимальных условиях.

Устройство с черным фосфором, с другой стороны, может работать с более чем вдвое большей эффективностью. «Наш харвестер рассчитан на работу с эффективностью более 25 процентов в идеальной конфигурации устройства и, что наиболее важно, на сбор энергии на протяжении всего периода даже медленных движений человека, таких как сидение или стояние», - сказал Пинт.

[Источник изображения: Джон Рассел / Вандербильт]

Исследовательская группа провела последние три года, исследуя передовые аккумуляторные системы и, в частности, способность аккумуляторов сгибаться и растягиваться. Группа была первой, кто представил исследование, демонстрирующее изменение напряжения в батареях при стрессе. При растяжении напряжение растет, а при сжатии снова падает. Отсюда команда начала реконструировать батареи с положительными и отрицательными электродами из одного и того же материала. Хотя это не позволяет устройству накапливать энергию, оно может полностью взаимодействовать с изменениями напряжения, вызванными приложенными к нему напряжениями изгиба и скручивания.

Затем эта идея была преобразована в настоящее тестируемое устройство, которое построено из ультратонкого черного фосфора. Этот материал идеален благодаря своим привлекательным электрическим, оптическим и электрохимическим свойствам.

Исследователи признают, что они далеки от материалов для зарядки мобильных телефонов, и последние достижения представляют собой строительные блоки для таких приложений. Эта технология также может питать низковольтные ЖК-экраны.

Источники:TechExplore, NewElectronics, Vanderbilt

СМОТРИ ТАКЖЕ: Это устройство может считывать ваши эмоции с помощью беспроводных сигналов


Смотреть видео: Электричество без проводов. 7 способов беспроводной передачи энергии (January 2022).