Японцы повышают эффективность добычи электричества из вибраций

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

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

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

Японцы повышают эффективность добычи электричества из вибраций

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


Яндекс.Метрика