Een nieuw hybride apparaat voor het oogsten van energie kan op een dag de behoefte aan batterijen in bepaalde elektronische apparaten met een laag vermogen vervangen. Het nieuwe apparaat verzamelt verspilde omgevingsenergie van zowel mechanische trillingen als magnetische velden om duurzame elektriciteit op te wekken. die mogelijk voldoende stroom zou kunnen leveren om draadloze sensoren te laten werken, cardio-pacemakers, en andere toepassingen.

De onderzoekers, geleid door Fulei Chu aan de Tsinghua Universiteit in Peking, hebben een artikel gepubliceerd over het nieuwe apparaat voor het oogsten van hybride energie in een recent nummer van: Technische Natuurkunde Brieven .

In de afgelopen jaren, het oogsten van energie is een steeds aantrekkelijker optie geworden voor het vervangen van de batterijen die worden gebruikt in apparaten met een laag vermogen. Terwijl batterijen een beperkte levensduur hebben en regelmatig moeten worden vervangen of opgeladen, apparaten voor het oogsten van energie kunnen idealiter veel langer autonoom werken.

Een van de grootste uitdagingen voor energieoogstmachines is het opwekken van voldoende stroom voor praktische toepassingen. Een manier om het uitgangsvermogen te vergroten, is door meer dan één type energie te oogsten. Bijvoorbeeld, hoewel er verschillende apparaten zijn die mechanische energie of magnetische energie oogsten, zeer weinig apparaten kunnen beide oogsten, ondanks het feit dat mechanische en magnetische omgevingsenergie vaak samen voorkomen in industriële omgevingen, zoals in de buurt van roterende elektrische machines.

In de nieuwe studie toonden de onderzoekers aan dat mechanische en magnetische energie "interactief, " zodat, wanneer gecombineerd, ze verhogen het optimale uitgangsvermogen boven het niveau dat mogelijk is met elk type energie alleen. Ze demonstreerden de verbeteringen zowel theoretisch als experimenteel met behulp van een vrijdragende balk gemaakt van een magnetostrictief / piëozo-elektrisch laminaatmateriaal, die beweegt in reactie op zowel magnetische velden als trillingen.

"We hebben het idee voorgesteld om gebruik te maken van twee verschillende benaderingen van energieoogstmachines en hun interacties te laten zien, " vertelde Chu Phys.org . "Zoals we weten, energieoogstmachines worden al tientallen jaren onderzocht en er zijn veel methoden bij betrokken. Echter, elke benadering heeft zijn tekortkomingen. Het is moeilijk en interessant om de beperkingen van de single energy harvester te doorbreken. Bovendien, het onthullen van de interactieve relatie is belangrijk voor het werk als geheel."

Onder hun resultaten, de onderzoekers ontdekten dat het uitgangsvermogen afhangt van het feit of de mechanische en magnetische excitaties dezelfde of verschillende frequenties hebben. Als de frequenties hetzelfde zijn, dan heeft hun faseverschil (hoeveel de ene golf is verschoven ten opzichte van de andere) rechtstreeks invloed op de uitgangsspanning. Anderzijds, als de frequenties anders zijn, dan heeft het faseverschil weinig effect op de uitgangsspanning, en in feite is de hybride uitgangsspanning niet langer een eenvoudige sinusgolf.

Met deze inzichten de onderzoekers toonden verbeteringen in de energiecapaciteit aan, betrouwbaarheid, en optimaal uitgangsvermogen van het hybride energieoogstapparaat. Algemeen, ze zijn van mening dat de prestaties van het apparaat suggereren dat de hybride benadering een veelbelovend alternatief biedt voor het aandrijven van elektronica met een laag vermogen in de toekomst.

"We zijn van plan om in de toekomst dieper onderzoek te doen op het gebied van energieoogstmachines, " zei Chu. "Windenergie, golfenergie, en meer slimme materiaaltoepassingen in energiesystemen zullen de focus zijn van ons onderzoek naast de verdere onderzoeken van dit artikel."

© 2018 Fys.org