En ny hybrid energiupptagningsanordning kan en dag ersätta behovet av batterier i vissa elektroniska enheter med låg effekt. Den nya enheten samlar in slösad energi från både mekaniska vibrationer och magnetfält för att generera hållbar el, som potentiellt kan ge tillräckligt med ström för att köra trådlösa sensorer, hjärtstimulatorer, och andra applikationer.

Forskarna, ledd av Fulei Chu vid Tsinghua University i Peking, har publicerat ett papper om den nya hybridenheten för skörd av energi i ett nyligen utgåva av Tillämpad fysikbokstäver .

Under de senaste åren har energihämtning har blivit ett alltmer attraktivt alternativ för att byta batterier som används i lågeffektsenheter. Medan batterier har en begränsad livslängd och måste bytas ut eller laddas regelbundet, energiupptagningsanordningar kan idealiskt fungera autonomt under mycket längre perioder.

En av de största utmaningarna för energiskördare är att generera tillräckligt med kraft för praktiska tillämpningar. Ett sätt att öka uteffekten är att skörda mer än en typ av energi. Till exempel, även om det finns en mängd olika enheter som skördar antingen mekanisk energi eller magnetisk energi, väldigt få enheter kan skörda båda, trots att den omgivande mekaniska och magnetiska energin ofta visas tillsammans i industriella miljöer, till exempel nära roterande elektriska maskiner.

I den nya studien, forskarna visade att mekanisk och magnetisk energi är "interaktiv, " så att, när de kombineras, de ökar den optimala uteffekten över den nivå som är möjlig att använda varje typ av energi ensam. De demonstrerade förbättringarna både teoretiskt och experimentellt med hjälp av en fribärare gjord av ett magnetostriktivt/pieozoelektriskt laminatmaterial, som rör sig som svar på både magnetfält och vibrationer.

"Vi har föreslagit tanken på att dra nytta av två olika energiskördare och visa deras interaktioner, "Berättade Chu Phys.org . "Som vi vet, energiskördare har undersökts i decennier och många metoder är inblandade. Dock, varje tillvägagångssätt har sina brister. Det är svårt och intressant att bryta igenom begränsningarna för skördare för enskilda energi. Dessutom, att avslöja den interaktiva relationen är viktig för arbetet som helhet. "

Bland deras resultat, forskarna fann att uteffekten beror på om de mekaniska och magnetiska excitationerna har samma eller olika frekvenser. Om frekvenserna är desamma, då påverkar deras fasskillnad (hur mycket en våg skiftas i förhållande till den andra) direkt utspänningen. Å andra sidan, om frekvenserna är olika, då har fasskillnaden liten effekt på utspänningen, och faktiskt är hybridutgångsspänningen inte längre en enkel sinusvåg.

Med dessa insikter, forskarna visade förbättringar av energikapaciteten, pålitlighet, och optimal uteffekt för hybridhöstenheten. Övergripande, de tror att enhetens prestanda tyder på att hybridmetoden erbjuder ett lovande alternativ för att driva lågeffektelektronik i framtiden.

"Vi planerar att bedriva djupare forskning inom energiskördaren i framtiden, "Sa Chu." Vindenergi, våg energi, och mer smarta materialapplikationer i energisystem kommer att vara i fokus för vår forskning förutom de ytterligare undersökningarna av detta dokument. "

© 2018 Phys.org