Hybrid enhed høster både mekanisk og magnetisk energi

En ny hybrid energiindsamlingsenhed kan en dag erstatte behovet for batterier i visse elektroner med lav effekt. Den nye enhed opsamler spild af energi fra både mekaniske vibrationer og magnetfelter for at generere bæredygtig elektricitet, som potentielt kan levere nok strøm til at køre trådløse sensorer, cardio pacemakere, og andre applikationer.

Forskerne, ledet af Fulei Chu ved Tsinghua University i Beijing, har udgivet et papir om den nye hybrid energiindsamlingsenhed i et nylig nummer af Anvendt fysik bogstaver .

I løbet af de sidste år har energihøstning er blevet en stadig mere attraktiv mulighed for udskiftning af batterier, der bruges i enheder med lav effekt. Der henviser til, at batterier har en begrænset levetid og skal udskiftes eller genoplades regelmæssigt, energiindsamlingsenheder kan ideelt set fungere autonomt i meget længere perioder.

En af de største udfordringer, energihøstere står over for, er at producere strøm nok til praktiske anvendelser. En måde at øge udgangseffekten på er at høste mere end én energitype. For eksempel, selvom der er en række forskellige enheder, der høster enten mekanisk energi eller magnetisk energi, meget få enheder kan høste begge dele, på trods af at den omgivende mekaniske og magnetiske energi ofte optræder sammen i industrielle omgivelser, f.eks. nær roterende elektriske maskiner.

I den nye undersøgelse, forskerne viste, at mekanisk og magnetisk energi er "interaktiv, " så det, når de kombineres, de øger den optimale udgangseffekt over det niveau, der er muligt ved hjælp af hver energitype alene. De demonstrerede forbedringerne både teoretisk og eksperimentelt ved hjælp af en udliggerbjælke lavet af et magnetostriktivt/pieozoelektrisk laminatmateriale, som bevæger sig som reaktion på både magnetiske felter og vibrationer.

"Vi har foreslået ideen om at drage fordel af to forskellige energihøstertilgange og vise deres interaktioner, "Fortalte Chu Phys.org . "Som vi ved, energihøstere er blevet undersøgt i årtier, og mange metoder er involveret. Imidlertid, hver tilgang har sine mangler. Det er svært og interessant at bryde igennem de begrænsninger, der er forbundet med en enkelt energihøster. I øvrigt, afsløring af det interaktive forhold er vigtigt for arbejdet som helhed. "

Blandt deres resultater, forskerne fandt, at udgangseffekten afhænger af, om de mekaniske og magnetiske excitationer har samme eller forskellige frekvenser. Hvis frekvenserne er de samme, så påvirker deres faseforskel (hvor meget den ene bølge forskydes i forhold til den anden) direkte udgangsspændingen. På den anden side, hvis frekvenserne er forskellige, så har faseforskellen ringe effekt på udgangsspændingen, og faktisk er hybridudgangsspændingen ikke længere en simpel sinusbølge.

Med disse indsigter, forskerne viste forbedringer i energikapaciteten, pålidelighed, og optimal udgangseffekt af hybrid-energiindsamlingsenheden. Samlet set, de mener, at enhedens ydeevne tyder på, at hybridmetoden i fremtiden tilbyder et lovende alternativ til strømforsyning med lav effektelektronik.

"Vi planlægger at udføre dybere forskning inden for energihøsteren i fremtiden, "Sagde Chu." Vindenergi, bølgeenergi, og flere smarte materialeanvendelser i energisystemer vil være i fokus for vores forskning udover de yderligere undersøgelser af dette papir."

© 2018 Phys.org