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2024-01-30 16:43:33

同时利用热量和振动的混合能量采集器

导读 从工业场所和汽车等日常环境中收集热、振动、光和电磁波等能源并将其转化为电能称为能量收集。能量收集可以更轻松地为当今流行的物联网传感

从工业场所和汽车等日常环境中收集热、振动、光和电磁波等能源并将其转化为电能称为能量收集。能量收集可以更轻松地为当今流行的物联网传感器和设备供电,这些传感器和设备位于难以更换电池的环境中。

韩国科学技术研究院 (KIST)电子材料研究中心的 Hyun-Cheol Song 博士和 Sunghoon Hur 博士开发了一种混合能量收集系统,通过结合热电和压电效应,将发电量提高 50% 以上。

将器件两端的热能转换为电能的热电效应能量转换效率较低,而将机械振动转换为电能的压电效应具有高阻抗,因此无法可靠地收集能量。为了克服单一模式能量收集器的局限性,过去已经提出了混合能量收集器,但它们主要基于简单地组合每种机制产生的能量。

为此,KIST研究团队开发了一种热电-压电混合能量收集器,它弥补了热电和压电器件的缺点,在有热源和振动的环境中产生协同效应。首先,代替散热器这种具有大横截面积、体积大且与空气接触的静态形状,而是制造悬臂梁以改善振动环境下的散热效果,从而产生热电器件输出改善了 25% 以上。研究人员还提出了一种混合能量收集结构,其中将聚合物型压电器件(MFC)连接到悬臂梁上,通过在悬臂振动时产生压电器件的拉伸和压缩变形来产生额外的电力。研究团队成功应用这种混合能量采集器来稳定驱动商用物联网传感器(GPS定位传感器,3V,20mW),展示了未来物联网传感器在无需电池供电的情况下连续运行的潜力。

领导这项研究的 KIST 的 Sunghoon Hur 博士说:“这项研究证实了混合能量收集系统可以可靠地应用于我们的现实生活。” “我们已经确认了其在汽车发动机等热量和振动共同存在的地方的有效性,目前正在计划构建一个系统,可应用于难以供电和诊断其状况的工厂设施或工程机械发动机。 ”。