广告

摩擦起电会是能量采集的下一个来源吗?

2020-12-23 Bill Schweber 阅读:
我们为何不持续寻找一种新的能量采集方式?因为它通常是免费的(忽略前期成本)、方便,并解决了许多实际的安装/更换问题。但是在能量达到可以采集之前,电子和负载方面有两个前端问题需要解决…

我们为何不持续寻找一种新的能量采集方式?因为它通常是免费的(忽略前期成本)、方便,并解决了许多实际的安装/更换问题。但是在能量达到可以采集之前,电子和负载方面有两个前端问题需要解决:找到可用于采集的一致物理现象,并拥有一个相当有效和可靠的传感器来实际捕获其能量(例如基于压电的振动组件、气流叶片或使用温度梯度的潜水车。)Wqgednc

当然,众所周知的潜在能量来源是太阳辐射,以及温差、声音、振动、气流和移动。还有一种可能的来源的确无所不在,但很难捕获:由于摩擦而产生的静电(它通常以ESD的形式出现,但被认为是“坏事”)。不过,乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)进行的一些研究可能会改变这种状况。Wqgednc

根据乔治亚理工学院的新闻稿,包括该校在内的一个团队已经开发出廉价、柔软的聚合物材料。这些聚合物材料非常善于透过摩擦产生电荷,然后保持电荷直到可以将其提取为电流,尽管静电不是一个新的发展,但产生、保持和取出静电却很棘手(想想Leyden jar)。Wqgednc

Wqgednc

这张图片显示如何透过摩擦生电,亦即利用滑动两种材料,且在他们之间产生间隙,从而产生电能。(图片来源:Inertia Films)Wqgednc

这当然很有趣,但是透过这种机制有多少可采集的能量呢?分析这个变得有点棘手…Wqgednc

新闻稿援引团队研究内容指出,该摩擦生电技术功率输出高达300W,这点非常有意思。但是,能量采集与捕获端的能量有关,与负载端的功率传输有关,如果可以的话,你可依照随机方式采集能量,但必须将其作为功率(能量消耗的速率)消耗掉,因为任何实际负载都需要一定的最小功率阈值才能发挥作用。300W的数字可能转化为几乎没有意义的能级(energy level),且可以获得的能量会越低,实际上以可接受的损耗收集它的难度就越大。Wqgednc

尽管如此,乔治亚理工学院的研究听起来仍然令人印象深刻且令人着迷。他们声称每立方米的功率容积密度超过400kW,效率超过50%。很难说明,这要如何转化为实际应用,但这当然值得关注。Wqgednc

研究人员还表示,它们的材料可用于与水流接触来采集能量。这无疑会带来新的机会,因为有许多“隐藏”的流动源,例如水槽和水龙头,也许也可以被利用。Wqgednc

几年后可以再回顾生电来源变成了什么,会很有趣。对于必须有效提取能源的电子产品,是否有足够的能源使其变得可行?换能器的材料和相关的物理实现方式是否可靠且具有成本效益?它会成为大众市场的能量来源,还是高度专业化的设备,例如使用热电偶从热源中提取能量的热电发电机(TEG)?Wqgednc

你是否还想探索其他“未开发”的采集能量的来源? 你认为迄今为止没有被利用的任何原因是什么?Wqgednc

编译:Anthea Chuang,EDN TaiwanWqgednc

责编:Luffy LiuWqgednc

(参考原文:Is triboelectricity the next harvesting source?,by Bill Schweiber)Wqgednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 发挥系统支撑作用开拓碳中和新蓝图,关键技术助推锂电储 储能正在成为实现“碳达峰”、“碳中和”目标的重要抓手,也是稳定电力系统的重要手段,是实现并保障高比例可再生能源的新型电力系统运行的强力支撑。
  • 电动汽车和充电桩设计提出哪些新的光耦驱动需求? 电动汽车内部存在电池管理、空调和牵引逆变器等各种子系统,工作条件不一,对功率器件及其驱动要求不尽相同。同时,充电桩有交/直流之分,充电功率/速度也不相同。这些不同的子系统和电源系统都会广泛使用光耦器,来进行隔离通信、驱动以及反馈。光耦在传统的工业应用中已非常成熟,那么在电动汽车/充电桩这些新兴应用当中,又有怎样的发展趋势和新的性能需求呢?
  • 独家:美国电动车充电桩标准与安规解读 电动汽车(EV)有可能统治道路——如果充电站给力的话。在率先采用电动汽车的地区,公用事业机构和政府机关已经采取行动,鼓励司机使用电动汽车替换燃油车。
  • 如何开发微型太阳能无线传感器节点 无线传感器节点通过缩减传感器尺寸、简化维护问题和延长电池续航时间来降低实施成本。 本文图文详解了设计无电池设备的最好方法是通过用于通信和能量采集的低功耗蓝牙(BLE)等技术来降低无线传感器系统的平均功耗。
  • 实施安全可靠的汽车应用FPGA解决方案 汽车工业正经历重大的结构化转变。自主驾驶革命增加了电子系统的复杂性和缩短了设计周期。随着人们对安全和燃油效率的关注增加,混合动力车辆和电动车辆的势头越来越猛。 这些车辆的电子系统不仅应满足功能要求,而且还要确保在汽车的整个使用寿命期间无缺陷和故障地安全运行。这些系统中使用的部件必须满足或超过汽车电子协会(AEC)等各种工业团体规定的可靠性标准。安全性关键的汽车应用还应能够防止这些系统功能因为任何未授权访问、篡改或破坏而被改变并导致灾难性结果(包括人命伤亡)。
  • 斯坦福大学开发电动车行驶中无线充电技术 如果电动车在高速公路上行驶时能一面充电,就可以不必担心续航力的问题,而且还有助于降低成本,甚至让电力成为车辆的燃料标准。
  • 从电池供应案例到故障率,车企如何保证动力电池系统性能 本文从多供应商产品管理角度来探讨车企对动力电池系统的管理问题,尤其是在整个车辆完整的生命周期里对这一问题的重要性和影响进行审视。
  • 磁电式能量采集将造福未来的电池、太阳能电池和手机设 随着手机信号塔、移动设备、WiFi、蓝牙、5G等等产生的微波越来越多地充斥着我们的世界,自然而然,科学家们将探讨将这些电磁波转化成能量的方法。犹他州立大学的科学家们发现了一种新方法:在有机半导体内将微波能量转化为电能。
  • 电子工程师:谈谈在大学该学啥没学?啥学了又没用? 更多的老师更专注理论研究,再加上最近几年很多新兴热门专业的诞生,如“生物医学”、“汽车电子”“机器人”等,凭空而降的热门专业老师在哪里?老师们都是被迫临时寒暑假抱佛脚自学成材,开学再教给学生。
  • 电池充电电源噪声的分析和解决思路 设计电池供电的产品时,工程师需要保证电池在实际应用环境中的适用性。相关测试常采用专用电池测试设备,但有时工程师会转而采用标准的通用程控电源对电池充电,并用电子负载对电池放电。
  • EMI 很低的高压充电泵 开关稳压器由于尺寸、输出灵活性和效率优势,成为很多电源转换电路的流行选择。尽管有这些优势,这类电源还必须在其他参数上做出妥协,其中最难的一个就是噪声。
  • 选择正确的设备监测电池温度 电池包需要达到足够的功率密度(W/kg), 才能分配充分的电流来实现电动汽车的加速指标。 同时, 高功率密度 (Wh/kg),才能实现更长的续航时间或续航里程。
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了