Аннотация:
Исследователи из Университета Арканзаса и Мичиганского университета продемонстрировали сборщик энергии графена, который использует магнитные поля вокруг линий электропередачи переменного тока для питания датчиков температуры со сверхмалым энергопотреблением. Система работает с энергопотреблением на уровне нановатт, преобразуя легко игнорируемые магнитные поля от линий электропередачи в энергию для крошечных электронных устройств.
Графеновый индуктор в устройстве собирает энергию магнитного поля переменного тока, а затем схема преобразует сигнал переменного тока в постоянный ток для зарядки конденсатора; конденсатор хранит электрическую энергию для использования датчиком. Исследовательская группа заявила, что индуктор восполняет заряд быстрее, чем датчик потребляет энергию, поэтому накопление энергии может продолжать поддерживаться, когда близлежащие линии электропередачи работают нормально. Исследование было сосредоточено на переменном токе частотой 60 Гц, который распространен в Соединенных Штатах. Производительность на других частотах сети в этом исследовании не учитывалась.
По оценкам исследователей, в случае отключения электроэнергии заряженный конденсатор позволит датчику продолжать работать как минимум 24 часа, а возможно, даже неделю. Это время автономной работы является оценкой, сделанной командой на основе текущего устройства, а не результатом длительного тестирования при отключении питания. В документе также отмечается, что экспериментальная система все еще проходит одноразовые начальные этапы, включая предварительную зарядку конденсатора хранения энергии и настройку процессора; полностью автономный холодный запуск пока не проверен.
Эта работа была опубликована в журнале «Вакуумная наука и технология Б». Команда также ранее продемонстрировала использование графеновых солнечных элементов для питания датчиков температуры. Долгосрочная цель состоит в том, чтобы объединить различные методы сбора энергии из окружающей среды, такие как солнечная энергия, тепловая энергия, звук, движение и электромагнитные поля, чтобы оборудование для сельского хозяйства, мониторинга окружающей среды, медицинского отслеживания и логистики могло снизить потребность в обслуживании для замены батарей.
Исследовательская группа предполагает, что этот тип датчика может работать без присмотра в течение длительного времени в условиях низкого энергопотребления в будущем, но целью исследований и разработок по-прежнему остается «непрерывная работа в течение десятилетий», а не доказанный до сих пор срок службы. Компания NTS Innovations, владеющая эксклюзивной лицензией на коммерциализацию сопутствующих технологий, сообщила, что более 60 потенциальных партнеров выразили заинтересованность в тестировании или интеграции.
Комментарии