По мере развития технологий Интернета вещей вопрос о том, как питать эти устройства, становится серьезной проблемой, особенно в местах, где надежных источников питания не хватает.
Исследователи из Инженерного колледжа Университета Юты разработали новую форму батареи, которая может помочь решить эту дилемму. Решением, находящимся на стадии проверки концепции, является пироэлектрохимическая ячейка (ПЭК).
Интегрированное устройство, разработанное доцентами кафедры машиностроения Розанной Уоррен и Шадом Раунди, использует тепловую энергию окружающей среды и преобразует ее в накопленную электрохимическую энергию. Это фактически создает суперконденсатор или батарею, которая может быть идеальной для приложений Интернета вещей и датчиков.
Низкий уровень энергии
Устройство работает путем зарядки при изменении температуры окружающей среды, будь то в автомобиле, самолете или даже под землей в сельскохозяйственной среде.
«Мы говорим об очень низком уровне сбора энергии», — сказал Уоррен, — «но главное преимущество — это возможность иметь датчики, которые можно распределять и не нужно заряжать на месте». Мы исследовали основы физики». и обнаружил, что заряд может быть создан при повышении или понижении температуры».
Хотя солнечные элементы могут стать альтернативным источником энергии для устройств Интернета вещей, практические аспекты часто создают проблемы. «Во многих средах вы сталкиваетесь с двумя проблемами», — сказал Раунди. «Во-первых, он со временем загрязняется. Солнечные элементы должны содержаться в чистоте. В таких приложениях они загрязняются и их производительность ухудшается. Кроме того, существует множество приложений, где солнечный свет просто недоступен. Например, мы работаем над наземными датчиками, которые размещаем непосредственно под поверхностью земли. Ты не получишь солнечного света».
Благодаря использованию пироэлектрического композиционного материала из пористого поливинилиденфторида (ПВДФ) и наночастиц титаната бария в качестве сепаратора в электрохимической ячейке электрические свойства устройства изменяются при его нагревании или охлаждении. Это действие меняет поляризацию пироэлектрического сепаратора. Этот сдвиг температуры, в свою очередь, создает внутри клетки электрическое поле, которое перемещает ионы и позволяет клетке накапливать энергию.
Хотя один цикл нагрева/охлаждения производит всего до 100 микроджоулей на квадратный сантиметр, этого может быть достаточно для нужд некоторых приложений Интернета вещей.
Исследование, финансируемое Национальным научным фондом, стало обложкой номера журнала от 21 марта. Энергетика и экологические наукиопубликовано Королевским химическим обществом.
Больше от TechRadar Pro
