Войти
Micropower описывает использование очень маленьких электрических генераторов и первичных двигателей или устройств для преобразования тепла или движения в электричество, для использования рядом с генератором. Генератор обычно интегрируется с микроэлектронными устройствами и производит «несколько ватт или меньше». Эти устройства обещают стать источником питания для портативных электронных устройств, который имеет меньший вес и более продолжительное время работы, чем батареи.
Компоненты любой газотурбинный двигатель , газовый компрессор, камера сгорания и ротор турбины изготавливаются из протравленного кремния, как и интегральные схемы. Эта технология обещает в десять раз увеличить время работы батареи того же веса, что и микромощный блок, и аналогичную эффективность больших газовых турбинах. Исследователи из Массачусетского технологического института до сих пор преуспели в изготовлении деталей такой микротурбины из шести протравленных и уложенных друг на друга кремниевых пластин и работают над объединением их в работающий двигатель размером с американский. четверть монеты.
Исследователи из Технологического института Джорджии построили микрогенератор шириной 10 мм, который вращает магнит над массивом изготовленных катушек. на кремниевом чипе. Устройство вращается со скоростью 100 000 оборотов в минуту и вырабатывает 1,1 ватт из электрической мощности, достаточной для работы сотового телефона. Их цель - произвести от 20 до 50 Вт, достаточную для питания портативного компьютера компьютера.
Ученые из Университета Лихай разрабатывают водородный генератор. на кремниевом чипе, который может преобразовывать метанол, дизельное топливо или бензин в топливо для микродвигателя или миниатюрного топливного элемента.
Профессор Санджив Мукерджи из химического факультета Северо-Восточного университета разрабатывает топливные элементы для военных, которые будут сжигать водород для питания портативного электронного оборудования, такого как очки ночного видения, компьютеры и оборудование связи. В его системе картридж с метанолом будет использоваться для производства водорода для работы небольшого топливного элемента до 5000 часов. Он будет легче, чем аккумуляторные батареи, необходимые для обеспечения такой же выходной мощности и более длительного времени работы. В будущем подобная технология может быть улучшена и расширена для использования в автомобилях.
Национальные академии Национальный исследовательский совет рекомендовали в отчете 2004 года, что США Армия должна исследовать такие источники микромощности для питания электронного оборудования, которое будут носить солдаты в будущем, поскольку батареи, достаточные для питания компьютеров, датчиков и устройств связи, значительно увеличат нагрузку на пехоту солдаты.
Концепция будущего воина США Армия предполагает, что микротурбина мощностью от 2 до 20 ватт, работающая на жидком углеводороде, будет использоваться для питания средств связи и переносного оборудования для обогрева / охлаждения в течение шести дней на 10 унциях топлива.
Профессор физического факультета Университета штата Юта и его студенты разработали термоакустическое пьезо-преобразование энергии (TAPEC), устройства кубического дюйма (16 кубических сантиметров) или около того, которые преобразовать отработанное тепло в акустический резонанс, а затем в электричество. Он будет использоваться для питания микроэлектромеханических систем или MEMS. Исследование финансировалось армией США. Симко должен был представить доклад на Американском акустическом обществе. 8 июня 2007 г. Исследователи из Массачусетского технологического института разработали первый микромасштабный пьезоэлектрический накопитель энергии с использованием тонкопленочного PZT в 2005 году. Арман Хаджати и Санг-Гук Ким изобрели сверхширокополосное микромасштабное пьезоэлектрическое устройство сбора энергии, используя нелинейную жесткость Двойной зажим резонатор микроэлектромеханических систем (MEMS). Деформация растяжения в дважды зажатой балке демонстрирует нелинейную жесткость, которая обеспечивает пассивную обратную связь и приводит к усиленному по амплитуде резонансу моды Дуффинга.
Профессор Чжун Линь Ван из Джорджия Технологический институт сказал, что его группа исследователей разработала «генератор нанометрового масштаба... на основе массивов вертикально ориентированных оксидов цинка нанопроволок, которые движутся внутри« зигзага ». пластина электрод ". Встроенный в обувь, он может генерировать электричество при ходьбе для питания небольших электронных устройств. Он также может работать от кровотока для биомедицинских устройств. Согласно описанию устройства, опубликованному в журнале Science, изгиб массивов нанопроволок из оксида цинка создает электрическое поле за счет пьезоэлектрических свойств материала. Свойства полупроводника устройства создают барьер Шоттки с выпрямляющими возможностями. По оценкам, эффективность генератора в преобразовании механического движения в электричество составляет от 17% до 30%. Это может быть использовано для питания биомедицинских устройств, которые имеют возможность беспроводной передачи данных и управления. Более поздняя разработка заключалась в выращивании сотен таких нанопроволок на подложке, которая функционировала как электрод. Поверх этого помещали кремниевый электрод , покрытый серией платиновых гребней. Вибрация верхнего электрода вызвала генерацию постоянного тока. Отчет Вана должен был появиться в номере журнала «Nano Letters» от 8 августа 2007 года, в котором говорилось, что такие устройства могут питать имплантируемые биомедицинские устройства. Устройство могло питаться от текущей крови или от бьющегося сердца. Он мог функционировать, будучи погруженным в жидкости организма, и получал энергию от ультразвуковых колебаний. Ван ожидает, что массив устройств может производить 4 Вт на кубический сантиметр. Целями дальнейшего развития являются повышение эффективности массива нанопроволок и увеличение срока службы устройства, который по состоянию на апрель 2007 года составлял всего около одного часа. К ноябрю 2010 года Ван и его команда смогли произвести 3 вольта потенциала и до 300 наноампер тока, что в 100 раз больше, чем было возможно годом ранее, из массива размером примерно 2 на 1,5 см.
ветрозащитный пояс - это технология на микроструктурах, изобретенная Шоном Фрейном. По сути, это эоловая арфа, за исключением того, что она использует движение струны, создаваемое аэроупругим флаттером, для создания физических колебаний, которые могут быть преобразованы в электричество. Это позволяет избежать потерь, присущих вращающимся ветрогенераторам. Прототипы производили 40 милливатт при скорости ветра 16 км / ч. Магниты на вибрирующей мембране генерируют токи в неподвижных катушках.
Пьезоэлектрические нановолокна в одежде могут генерировать достаточно электричества от движений тела пользователя для питания небольших электронных устройств, таких как iPod или часть электронного оборудования, используемого солдатами на поле боя, на основе исследования Калифорнийского университета, профессора Беркли и его команды. Один миллион таких волокон может привести iPod в действие, а в целом будет размером с песчинку. Исследователи из Стэнфордского университета разрабатывают «eTextiles» - тканевые батареи, которые могут служить для хранения энергии, вырабатываемой такой технологией.
Технология теплового резонатора позволяет генерировать энергию из ежедневной смены температуры, даже если нет мгновенной разницы температур, необходимой для термоэлектрической генерации, и нет солнечного света, необходимого для фотоэлектрической генерации. Выбирается материал с фазовым переходом, такой как октадекан, который может переходить из твердого состояния в жидкое при изменении температуры окружающей среды на несколько градусов Цельсия. В небольшом демонстрационном устройстве, созданном профессором химической инженерии Майклом Страно и семью другими сотрудниками Массачусетского технологического института, ежедневное изменение на 10 градусов по Цельсию производило 350 милливольт и 1,3 милливатта. Предусмотренные уровни мощности могут питать датчики и устройства связи.
Энергетический портал 