Неиспользуемый источник энергии для питания интеллектуальных сенсорных сетей
Ученые разработали новый механизм, способный собирать эту растраченную энергию магнитного поля и преобразовывать ее в электричество, достаточное для питания сенсорных сетей нового поколения для «умных» зданий и заводов.
Полезная энергия магнитного поля
«Как солнечный свет является свободным источником энергии, который мы стараемся улавливать, так и магнитные поля», – сказал Шашанк Прия, профессор материаловедения и инженерии и помощник вице-президента по исследованиям Университета штата Пенсильвания. «Эта вездесущая энергия присутствует в наших домах, офисах, на рабочих местах и в автомобилях. Она повсюду, и у нас есть возможность собрать этот фоновый шум и преобразовать его в электричество, пригодное для использования».
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Команда, возглавляемая учеными Университета штата Пенсильвания, разработала устройство, которое при работе с низкоуровневыми магнитными полями, подобными тем, которые встречаются в наших домах и зданиях, обеспечивает выходную мощность на 400 % выше по сравнению с другими современными технологиями.
Неиспользуемый источник энергии для питания интеллектуальных сенсорных сетей
По словам ученых, эта технология влияет на проектирование «умных» зданий, для которых потребуются беспроводные сенсорные сети с автономным питанием для таких вещей, как мониторинг энергопотребления и эксплуатационных режимов, а также системы дистанционного управления.
«В зданиях известно, что если автоматизировать множество функций, то можно значительно повысить эффективность использования энергии», – сказал Прия. «Здания являются одним из крупнейших потребителей электроэнергии в США. Так что даже снижение потребления энергии на несколько процентов может представлять мегаватты экономии». Датчики – это то, что позволит автоматизировать эти системы управления, и эта технология является реальным способом питания этих датчиков».
Исследователи разработали тонкие бумажные устройства длиной около 3,8 см, которые можно устанавливать на приборы, светильники или шнуры питания или рядом с ними, где сильнее всего действуют магнитные поля. По словам ученых, эти поля быстро рассеиваются от источника, через который протекает электрический ток.
При размещении в 10 см от обогревателя, устройство производит достаточно электричества для питания 180 светодиодных модулей, а на 20 см, достаточное для питания цифрового будильника. Ученые сообщили об этом в журнале «Energy and Environmental Science».
«Эти результаты обеспечивают значительный прогресс в обеспечении устойчивого электропитания для встроенных датчиков и беспроводных систем связи», – сказал Мин Гю Канг, соавтор исследования.
Ученые использовали композитную структуру, соединив два различных материала вместе. Один из этих материалов является магнитострикционным, который преобразует магнитное поле в напряжение, а другой – пьезоэлектрическим, который преобразует напряжение, или вибрацию, в электрическое поле. Эта комбинация позволяет устройству преобразовывать магнитное поле в электрический ток.
Устройство имеет пучковую конструкцию с одним концом, который зажат, а другой свободен от колебаний в ответ на приложенное магнитное поле. Магнит, установленный на свободном конце пучка, усиливает движение и способствует более высокой выработке электричества, отмечают ученые.
«Красота этого исследования заключается в том, что в нем используются известные материалы, но архитектура спроектирована таким образом, чтобы в основном максимизировать преобразование магнитного поля в электричество», – сказал Прия. «Это позволяет достичь высокой плотности мощности при низких амплитудах магнитного поля».
Ученые разработали новый механизм, способный собирать эту растраченную энергию магнитного поля и преобразовывать ее в электричество, достаточное для питания сенсорных сетей нового поколения для «умных» зданий и заводов.
«Как солнечный свет является свободным источником энергии, который мы стараемся улавливать, так и магнитные поля», – сказал Шашанк Прия, профессор материаловедения и инженерии и помощник вице-президента по исследованиям Университета штата Пенсильвания. «Эта вездесущая энергия присутствует в наших домах, офисах, на рабочих местах и в автомобилях. Она повсюду, и у нас есть возможность собрать этот фоновый шум и преобразовать его в электричество, пригодное для использования».
Команда, возглавляемая учеными Университета штата Пенсильвания, разработала устройство, которое при работе с низкоуровневыми магнитными полями, подобными тем, которые встречаются в наших домах и зданиях, обеспечивает выходную мощность на 400 % выше по сравнению с другими современными технологиями.
По словам ученых, эта технология влияет на проектирование «умных» зданий, для которых потребуются беспроводные сенсорные сети с автономным питанием для таких вещей, как мониторинг энергопотребления и эксплуатационных режимов, а также системы дистанционного управления.
«В зданиях известно, что если автоматизировать множество функций, то можно значительно повысить эффективность использования энергии», – сказал Прия. «Здания являются одним из крупнейших потребителей электроэнергии в США. Так что даже снижение потребления энергии на несколько процентов может представлять мегаватты экономии». Датчики – это то, что позволит автоматизировать эти системы управления, и эта технология является реальным способом питания этих датчиков».
Исследователи разработали тонкие бумажные устройства длиной около 3,8 см, которые можно устанавливать на приборы, светильники или шнуры питания или рядом с ними, где сильнее всего действуют магнитные поля. По словам ученых, эти поля быстро рассеиваются от источника, через который протекает электрический ток.
При размещении в 10 см от обогревателя, устройство производит достаточно электричества для питания 180 светодиодных модулей, а на 20 см, достаточное для питания цифрового будильника. Ученые сообщили об этом в журнале «Energy and Environmental Science».
«Эти результаты обеспечивают значительный прогресс в обеспечении устойчивого электропитания для встроенных датчиков и беспроводных систем связи», – сказал Мин Гю Канг, соавтор исследования.
Ученые использовали композитную структуру, соединив два различных материала вместе. Один из этих материалов является магнитострикционным, который преобразует магнитное поле в напряжение, а другой – пьезоэлектрическим, который преобразует напряжение, или вибрацию, в электрическое поле. Эта комбинация позволяет устройству преобразовывать магнитное поле в электрический ток.
Устройство имеет пучковую конструкцию с одним концом, который зажат, а другой свободен от колебаний в ответ на приложенное магнитное поле. Магнит, установленный на свободном конце пучка, усиливает движение и способствует более высокой выработке электричества, отмечают ученые.
«Красота этого исследования заключается в том, что в нем используются известные материалы, но архитектура спроектирована таким образом, чтобы в основном максимизировать преобразование магнитного поля в электричество», – сказал Прия. «Это позволяет достичь высокой плотности мощности при низких амплитудах магнитного поля».
https://econet.ru/articles/neispolzuemyy-istochnik-energii-dlya-pitaniya-intellektualnyh-sensornyh-setey
27.04.2020