Вместо того, чтобы идти к угловому магазину для покупки батарей для фонаря скоро Вы могли просто идти — куда угодно. Пара Висконсинских исследователей придумала новое устройство сбора и преобразования побочной энергии, преобразовывающее механическое движение в электрическую энергию в достаточно высокой энергии перезарядить сотовые телефоны, камеры и несметное число другие портативные электронные устройства.
Такие энергетические комбайны не покончат с батареями. Но если они становятся практичными, они могли бы существенно удлинить время между тем, когда мы должны включить наши устройства в стену.
Ходьба может казаться вялой деятельностью, но она все еще генерирует много энергии. Предыдущие исследования показали, что целых 20 ватт энергии за ногу потеряны как тепло каждым шагом.
Исследователи пытались в течение многих десятилетий получить часть этой потерянной энергии и преобразовать ее в электроэнергию. Но различные типы энергетических комбайнов, развитых до сих пор, генерируют всего лишь микроватты к сотням милливатт энергии, значительно ниже суммы должен был перезарядить типичную портативную батарею электроники.Один тип энергетического комбайна и вдохновение для новой работы, известны как электростатический конденсатор.
Это состоит из пары тонких, плоских, металлических электродов с крошечным промежутком, зажатым промежуточный. Электроды телеграфированы вместе для завершения электронной схемы.
Когда постоянное напряжение применяется между этими двумя электродами, один электрод держит положительные заряды, другое отрицание. Те нагрузки взаимодействуют для хранения двух электродов по существу захваченными на месте. Но если механическая сила применяется для перемещения одного электрода, изменение понижает площадь поверхности, где эти два электрода взаимодействуют.
Результат состоит в том, что собственность, известная как емкость, уменьшается, который в свою очередь поднимает напряжение между этими двумя электродами. То избыточное напряжение ведет поток через собранную внешнюю схему.Один ключ к этой технологии то, что, чем меньший промежутком между этими двумя электродами, тем больше емкость и увеличения напряжения, таким образом, больше энергии может быть получено перед, электроды пятятся к своей стартовой позиции и циклу, можно управлять снова.
Но выравнивание двух твердотельных электродов чрезвычайно близко друг к другу является очень трудным из-за грубых поверхностей материалов. Как правило, они завершают приблизительно один микрометр обособленно, слишком большой для сбора урожая большого количества энергии.Так университет Висконсина, Мадисон, инженеры Том Крупенкин и Дж.
Эшли Тейлор решили попытаться покончить с одним из твердых электродов и заменить его электрически проводящей жидкостью. Они начали с проводящего твердого субстрата, который они превысили с капельками электрически проводящей жидкости.
Поверх него они поместили металлический электрод, покрытый 10-к мембране 50 миллимикронов толщиной изоляционного материала. Это означало, что промежуток между металлическим электродом и проводящим жидким электродом составлял всего лишь 10 – 50 миллимикронов. Нижняя часть проводящий субстрат и лучший электрод была тогда связана в схему. Таким образом, когда твердый электрод был оттолкнут, сжав жидкие капельки, или продвинулся со стороны поверх них, устройство произвело очень большую емкость и напряжение.
Если бы увеличено до размера, который поместился бы в типичную обувь, это позволит Висконсинским исследователям получить 2 ватта энергии, они сообщают сегодня по своей природе о Коммуникациях. При том уровне человек мог полностью перезарядить стандартный аккумулятор для сотового телефона путем движения для 2-часовой прогулки, говорит Крупенкин.«Используя жидкую капельку умный способ сделать это», говорит Чжун Линь Ван, инициатор устройств сбора и преобразования побочной энергии в Технологическом институте штата Джорджия в Атланте. Главная выходная мощность, о которой сообщают Висконсинские исследователи, в 1000 раз более высока, чем другие технологии достигли, отмечает Ван.
Крупенкин добавляет, что другое преимущество технологии состоит в том, что она может быть легко увеличена для сбора урожая энергии от более крупного устройства с сотнями или тысячами жидких снижений.Крупенкин и Тейлор создали компанию, названную InStep NanoPower в Мадисоне для коммерциализации новой технологии.
Они в настоящее время работают для производства прототипного устройства, которое может быть вмещено в подошву обуви, которую они ожидают, будет готово через 2 года.