Электротехники создали самый маленький генератор

Электротехники из Университета штата Мичиган создали устройство, использующее энергию от вибраций и преобразовывающее её в электричество. Оно примерно в 5-10 раз эффективнее, чем аналогичные в этом классе. При этом размер прибора меньше 1-центовой монеты. «Мы смогли уместить в маленьком кусочке пространства прибор, производящий больше мощности, чем все остальные на этом рынке», - сказал Халил Наджафи (Khalil Najafi), один из разработчиков системы.

Этот прибор создан для сбора энергии от вибрации фабричных машин, которые совершают циклические движения. Таким образом он питает беспроводные сети. На сегодняшний день такую работу совершают датчики, получающие питание от сети или аккумулятора. «Их привязанность к источнику питания резко увеличивает стоимость установки и технического обслуживания», - заявляет Эркан Актакка (Erkan Aktakka), докторант электротехники и вычислительной техники, а также соавтор разработки.

Исследователи построили полную систему с высоким качеством сборки энергии пьезоэлектрического материала (пьезоэлектрические материалы накапливают энергию от механического напряжение, которое в данном случае будет индуцировано машинными колебаниями).

«Существует много источников энергии, которые нас окружают. Молния имеет много электроэнергии и мощности, но она совершенно непригодна», - сказал Наджафи, - «Для того чтобы использовать энергию, которую вы собрали, необходимо хранить ее в конденсаторах или батареях. Мы создали интегрированную систему с ультраконденсатором, который не требует зарядки».

 

 

Активная часть «хранилища», которая отвечает за преобразование энергии, занимает всего 27 куб.мм. Собранная система, включающая в себя схему управления питанием, может разместиться на 1-центовой монете. Работает устройство на частоте колебаний 155 Гц. Похожую вибрацию вы можете почувствовать, если положите руку на работающую микроволновую печь.

«Большинство подобных устройств работает либо на очень высоких частотах, либо с очень узкой пропускной способностью, а это ограничивает их практическое применение вне лабораторных условий», - поясняет Актакка.

Прибор может генерировать более 200 мкВт энергии при амплитуде вибраций в 1,5g (g – ускорение свободного падения). Собранной энергии хватит на зарядку ультраконденсатора до 1,85 В. В теории эти устройства могут проработать 10-20 лет без регулярного технического обслуживания. При этом они не требуют предварительной зарядки аккумулятора или внешнего источника питания.

По словам Актакки, рынок источников питания для беспроводных сенсорных сетей в промышленных установках составит 450 млн долл к 2015 году. Эти маленькие генераторы также смогут найти применение в медицине и автомобильной промышленности. Они могут быть использованы для питания медицинских имплантатов или тепловых датчиков.