Energie uit lage-frequentie trillingen

By 6 september 2018Energie, energie nieuws
energie-uit-lage-frequentie-trillingen

Een draagbare energie opwekking apparaat kan energie genereren uit de swing van een arm tijdens het wandelen of joggen, volgens een team van onderzoekers van Penn State Materials Research Instituut en de Universiteit van Utah. Het apparaat die ongeveer de grootte van een polshorloge heeft, produceert genoeg energie om een persoonlijke gezondheidscontrole systeem in werking te houden.

“De apparaten die we maken met behulp van onze geoptimaliseerde materialen lopen ergens tussen de 5 en 50 keer beter dan iets anders dat is gemeld.” Beweerd Susan Trolier-McKinstry, de Steward S. Flaschen hoogleraar Materials Science & Electrical Engineering van Penn State.

Minder kosten

Energie opwekking apparaten zijn in hoge vraag voor de miljoenen apparaten die onderdeel zijn van het IoT(Internet of Things). Door het verstrekken van continu vermogen voor een oplaadbare batterij of supercondensator, kan de energie opwekking apparaat de kosten verminderen van het verwisselen van batterijen wanneer ze niet meer functioneren en moeten weggegooid worden.

Bepaalde kristallen kunnen elektrische stroom produceren wanneer gecomprimeerd of ze kunnen van vorm veranderen wanneer een elektrische lading wordt toegepast. Deze piëzo-elektrisch effect wordt gebruikt in echografie en sonar apparaten evenals in energie opwekking.

Piëzo-elektrisch materiaal(PZT)

In dit apparaat gebruikte de ontwikkelaars een bekende piëzo-elektrisch materiaal(PZT). Het apparaat is bekleed aan beide zijden van een flexibele metalen folie tot een dikte van vier of vijf keer groter dan in de vorige apparaten. Een groter volume van het actieve materiaal komt overeen met het genereren van meer vermogen. Door het oriënteren van de laag kristalstructuur om polarisatie te optimaliseren is de prestaties(rendement) van energie opwekking verhoogd. De drukspanning die in de laag wordt gecreëerd als het is gegroeid op de flexibele metaalfolies betekent ook dat de PZT laag hoge spanningen zonder te barsten aan kan en robuustere apparaten ondersteund.

Trolier-McKinstry:

“Er waren een aantal goede materialen die een uitdaging in de wetenschap zijn”

“De eerste was hoe je de laag dikte op een hoog flexibele metalen folie krijgt. Dan moesten we de juiste kristal oriëntatie krijgen om de sterkste piëzo-elektrisch effect te krijgen”

Energie polshorloge

De medewerkers bij de Universiteit van Utah en in de afdeling van de staat van Penn van werktuigbouw ontwierp een nieuw polshorloge als apparaat dat de materialen van de PZT-Metaal folie integreert. Het apparaat maakt gebruik van een vrij roterende, excentrieke messing rotor met een magneet ingebed en meerdere PZT stralen met een magneet op elke straal. Wanneer de magneet op de rotor een van de stralen nadert weren de magneten af en buigen ze af van de straling. Dit wordt aangeduid als frequentie up-conversie. De langzame frequentie van een roterende pols wordt omgezet in een hogere frequentie schommeling. Het ontwerp van dit apparaat is efficiënter dan een standaard elektromagnetische opwekker die gebruikt wordt in zelf energie aangedreven horloges volgens Trolier-McKinstry.

Het team gelooft dat ze het vermogen kunnen verdubbelen met behulp van de koude sinteren proces, een lage-temperatuur synthesetechnologie ontwikkeld op Penn State. Ook werken de onderzoekers aan het toevoegen van een magnetische component aan de huidige mechanische om energie over een groter gedeelte van de dag te op te wekken wanneer er geen fysieke activiteit is.

admin

About admin

Leave a Reply