stringtranslate.com

Сбор энергии

Сбор энергии ( EH ) — также известный как сбор энергии, сбор энергии или энергия окружающей среды — это процесс, посредством которого энергия извлекается из внешних источников (например, солнечной энергии , тепловой энергии , энергии ветра , градиентов солености и кинетической энергии , также известной как энергия окружающей среды ), а затем сохраняется для использования небольшими беспроводными автономными устройствами, такими как те, которые используются в носимой электронике , мониторинге состояния [1] и беспроводных сенсорных сетях . [2]

Сборщики энергии обычно обеспечивают очень небольшое количество энергии для маломощной электроники. В то время как входное топливо для некоторых крупномасштабных энергогенерирующих установок стоит ресурсов (нефть, уголь и т. д.), источник энергии для сборщиков энергии присутствует в качестве окружающего фона. Например, температурные градиенты существуют из-за работы двигателя внутреннего сгорания, а в городских районах в окружающей среде присутствует большое количество электромагнитной энергии из-за радио- и телевещания.

Одним из первых примеров использования энергии окружающей среды для производства электроэнергии стало успешное использование электромагнитного излучения (ЭМИ) для создания кристаллического радиоприемника .

Принципы сбора энергии из окружающего ЭМИ можно продемонстрировать с помощью основных компонентов. [3]

Операция

Устройства сбора энергии, преобразующие окружающую энергию в электрическую, привлекли большой интерес как в военном, так и в коммерческом секторах. Некоторые системы преобразуют движение, например, движение океанских волн, в электричество для использования датчиками океанографического мониторинга для автономной работы. Будущие приложения могут включать в себя мощные выходные устройства (или массивы таких устройств), развернутые в удаленных местах, чтобы служить надежными электростанциями для больших систем. Другое применение - носимая электроника, где устройства сбора энергии могут питать или подзаряжать мобильные телефоны, мобильные компьютеры и оборудование радиосвязи. Все эти устройства должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать длительное воздействие агрессивных сред, и иметь широкий диапазон динамической чувствительности для использования всего спектра волновых движений. Кроме того, одним из последних методов получения электроэнергии из вибрационных волн является использование ауксетических усилителей . [4] Этот метод относится к категории сбора энергии вибрации на основе пьезоэлектрика (PVEH), где собранная электрическая энергия может напрямую использоваться для питания беспроводных датчиков, камер мониторинга и других устройств Интернета вещей (IoT).

Накопление энергии

Энергия также может быть собрана для питания небольших автономных датчиков, таких как разработанные с использованием технологии MEMS . Эти системы часто очень малы и требуют мало энергии, но их применение ограничено зависимостью от питания от батареи. Сбор энергии из окружающих вибраций, ветра, тепла или света может позволить интеллектуальным датчикам функционировать бесконечно долго.

Типичные плотности мощности, доступные от устройств сбора энергии, сильно зависят от конкретного применения (влияющего на размер генератора) и конструкции самого генератора сбора. В общем, для устройств, приводимых в движение, типичные значения составляют несколько мкВт/см 3 для приложений, приводимых в действие телом человека, и сотни мкВт/см 3 для генераторов, приводимых в действие машинами. [5] Большинство устройств сбора энергии для носимой электроники генерируют очень мало энергии. [6] [ требуется проверка ]

Хранение энергии

В общем, энергия может храниться в конденсаторе , суперконденсаторе или батарее . Конденсаторы используются, когда приложению необходимо обеспечить огромные скачки энергии. Батареи пропускают меньше энергии и поэтому используются, когда устройству необходимо обеспечить постоянный поток энергии. Эти аспекты батареи зависят от типа, который используется. Распространенным типом батареи, которая используется для этой цели, является свинцово-кислотная или литий-ионная батарея, хотя старые типы, такие как никель-металл-гидридные, все еще широко используются сегодня. По сравнению с батареями, суперконденсаторы имеют практически неограниченные циклы заряда-разряда и, следовательно, могут работать вечно, обеспечивая работу без обслуживания в устройствах IoT и беспроводных датчиках. [7]

Использование власти

Текущий интерес к маломощному сбору энергии направлен на независимые сенсорные сети. В этих приложениях схема сбора энергии помещает энергию, накопленную в конденсаторе, затем усиливает/регулирует ее во втором накопительном конденсаторе или батарее для использования в микропроцессоре [ 8] или при передаче данных. [9] Мощность обычно используется в сенсорном приложении, а данные хранятся или передаются , возможно, беспроводным способом. [10]

Мотивация

Одной из главных движущих сил поиска новых устройств сбора энергии является желание питать сенсорные сети и мобильные устройства без батарей, которым требуется внешняя зарядка или обслуживание. Батареи имеют ряд ограничений, таких как ограниченный срок службы, воздействие на окружающую среду, размер, вес и стоимость. Устройства сбора энергии могут обеспечить альтернативный или дополнительный источник питания для приложений, требующих низкого энергопотребления, таких как дистанционное зондирование , носимая электроника, мониторинг состояния и беспроводные сенсорные сети. Устройства сбора энергии также могут продлить срок службы батареи или обеспечить работу некоторых приложений без батареи. [11]

Еще одной мотивацией для сбора энергии является возможность решения проблемы изменения климата путем сокращения выбросов парниковых газов и потребления ископаемого топлива. Устройства сбора энергии могут использовать возобновляемые и чистые источники энергии, которые широко распространены и распространены в окружающей среде, такие как солнечная, тепловая, ветровая и кинетическая энергия. Устройства сбора энергии также могут снизить потребность в системах передачи и распределения электроэнергии, которые вызывают потери энергии и воздействие на окружающую среду. Таким образом, устройства сбора энергии могут способствовать развитию более устойчивой и гибкой энергетической системы. [12]

Недавние исследования в области сбора энергии привели к появлению инноваций в области устройств, способных питать себя посредством взаимодействия с пользователем. Известными примерами являются игровые приставки без батареек [13] и другие игрушки [14] , которые демонстрируют потенциал устройств, работающих от энергии, генерируемой в результате действий пользователя, таких как нажатие кнопок или поворот ручек. Эти исследования подчеркивают, как энергия, собранная в результате взаимодействия, может не только питать сами устройства, но и расширять их операционную автономность, способствуя использованию возобновляемых источников энергии и снижая зависимость от традиционных батарей.

Источники энергии

Существует множество маломасштабных источников энергии, которые, как правило, невозможно масштабировать до промышленных размеров с точки зрения производительности, сопоставимой с промышленными источниками солнечной, ветровой или волновой энергии:

Источники окружающего излучения

Возможным источником энергии являются вездесущие радиопередатчики. Исторически для получения полезных уровней мощности от этого источника требуется либо большая площадь сбора, либо близость к источнику беспроводной энергии . Нантенна — это одна из предлагаемых разработок, которая преодолеет это ограничение, используя обильное естественное излучение (например, солнечное излучение ).

Одна из идей заключается в преднамеренной передаче радиочастотной энергии для питания и сбора информации с удаленных устройств. [9] Сейчас это обычное дело в системах пассивной радиочастотной идентификации (RFID), но Комиссия по безопасности и Федеральная комиссия по связи США (и эквивалентные органы по всему миру) ограничивают максимальную мощность, которая может быть передана таким образом для гражданского использования. Этот метод использовался для питания отдельных узлов в беспроводной сенсорной сети. [18] [7]

Поток жидкости

Различные турбинные и нетурбинные генераторные технологии могут собирать воздушный поток. Башенные ветровые турбины и воздушные ветроэнергетические системы (AWES) используют воздушный поток. Несколько компаний разрабатывают эти технологии, которые могут работать в условиях низкой освещенности, например, в воздуховодах HVAC, и могут масштабироваться и оптимизироваться для энергетических потребностей конкретных приложений.

Поток крови также может быть использован для питания устройств. Например, кардиостимулятор, разработанный в Бернском университете , использует поток крови для намотки пружины, которая затем приводит в действие электрический микрогенератор. [19]

Сбор энергии из воды достиг успехов в проектировании, например, в генераторах с транзисторной архитектурой, что обеспечивает высокую эффективность преобразования энергии и плотность мощности. [20] [21]

Фотоэлектрический

Беспроводная технология сбора фотоэлектрической (PV) энергии предлагает значительные преимущества по сравнению с проводными или работающими исключительно от батареи решениями датчиков: практически неисчерпаемые источники энергии с небольшим или нулевым неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Внутренние решения по сбору фотоэлектрической энергии на сегодняшний день работают на специально настроенной технологии аморфного кремния (aSi), которая чаще всего используется в солнечных калькуляторах. В последние годы новые фотоэлектрические технологии вышли на передний план в области сбора энергии, такие как сенсибилизированные красителем солнечные элементы ( DSSC ). Красители поглощают свет так же, как хлорофилл в растениях. Электроны, высвобождаемые при ударе, выходят в слой TiO 2 и оттуда диффундируют через электролит, поскольку краситель можно настроить на видимый спектр, что позволяет производить гораздо более высокую мощность. При 200 люкс DSSC может обеспечить более 10 мкВт на см 2 .

Изображение беспроводного настенного выключателя без батареи

Пьезоэлектрический

Пьезоэлектрический эффект преобразует механическую деформацию в электрический ток или напряжение. Эта деформация может исходить из множества различных источников. Движение человека, низкочастотные сейсмические колебания и акустический шум являются повседневными примерами. За исключением редких случаев пьезоэлектрический эффект работает в переменном токе, требуя изменяющихся во времени входов при механическом резонансе для эффективности.

Большинство пьезоэлектрических источников электроэнергии вырабатывают мощность порядка милливатт, что слишком мало для системного применения, но достаточно для ручных устройств, таких как некоторые коммерчески доступные наручные часы с автоподзаводом. Одно из предложений заключается в том, что они используются для микромасштабных устройств, таких как устройство, собирающее микрогидравлическую энергию. В этом устройстве поток гидравлической жидкости под давлением приводит в движение возвратно-поступательный поршень, поддерживаемый тремя пьезоэлектрическими элементами, которые преобразуют колебания давления в переменный ток.

Поскольку сбор пьезоэнергии был исследован только с конца 1990-х годов, [22] [23] он остается новой технологией. Тем не менее, некоторые интересные усовершенствования были сделаны с помощью электронного переключателя с автономным питанием в школе инженерии INSA, реализованного спин-оффом Arveni. В 2006 году было создано доказательство концепции беспроводного дверного звонка без батареи, а недавно продукт показал, что классический беспроводной настенный переключатель может питаться от пьезоэлектрического комбайна. Другие промышленные приложения появились между 2000 и 2005 годами, [24] например, для сбора энергии от вибрации и питания датчиков или для сбора энергии от ударов. [25]

Пьезоэлектрические системы могут преобразовывать движение человеческого тела в электрическую энергию. DARPA профинансировало усилия по использованию энергии от движения ног и рук, ударов обуви и кровяного давления для низкого уровня мощности для имплантируемых или носимых датчиков. Нанощетки являются еще одним примером пьезоэлектрического сборщика энергии. [26] Их можно интегрировать в одежду. Несколько других наноструктур были использованы для создания устройства сбора энергии, например, в 2016 году был изготовлен и собран в пьезоэлектрический сборщик энергии нанолента из одного кристалла PMN-PT. [27] Тщательная разработка необходима для минимизации дискомфорта пользователя. Эти источники сбора энергии по ассоциации влияют на организм. Проект по сбору энергии вибрации [28] является еще одним проектом, который создан для попытки сбора электрической энергии из вибраций и движений окружающей среды. Микроленту можно использовать для сбора электроэнергии из дыхания. [29] Кроме того, поскольку вибрация от движения человека исходит в трех направлениях, создан единый пьезоэлектрический консольный всенаправленный сборщик энергии с использованием внутреннего резонанса 1:2. [30] Наконец, уже создан пьезоэлектрический сборщик энергии миллиметрового масштаба. [31]

Пьезоэлементы встраиваются в пешеходные дорожки [32] [33] [34] для восстановления «энергии людей» шагов. Их также можно встраивать в обувь [35] для восстановления «энергии ходьбы». Исследователи из Массачусетского технологического института разработали первый микромасштабный пьезоэлектрический сборщик энергии с использованием тонкой пленки PZT в 2005 году. [36] Арман Хаджати и Санг-Гук Ким изобрели сверхширокополосное микромасштабное пьезоэлектрическое устройство сбора энергии, используя нелинейную жесткость резонатора микроэлектромеханических систем с двойным зажимом ( MEMS ). Растягивающая деформация в дважды зажатой балке показывает нелинейную жесткость, которая обеспечивает пассивную обратную связь и приводит к резонансу моды Дуффинга с усилением амплитуды. [37] Обычно для вышеупомянутой системы сбора энергии используются пьезоэлектрические консоли. Одним из недостатков является то, что пьезоэлектрический кантилевер имеет градиентное распределение деформации, т. е. пьезоэлектрический преобразователь не используется полностью. Для решения этой проблемы предлагаются треугольные и L-образные кантилеверы для равномерного распределения деформации. [38] [39] [40]

В 2018 году исследователи из Университета Сучжоу сообщили о гибридизации трибоэлектрического наногенератора и кремниевого солнечного элемента путем совместного использования общего электрода. Это устройство может собирать солнечную энергию или преобразовывать механическую энергию падающих капель дождя в электричество. [41]

Британская телекоммуникационная компания Orange UK создала футболку и ботинки, собирающие энергию. [ когда? ] Другие компании также сделали то же самое. [42] [43] [ важность? ]

Энергия от умных дорог и пьезоэлектричества

Тетрагональная элементарная ячейка титаната свинца
Пьезоэлектрический диск при деформации генерирует напряжение (изменение формы сильно преувеличено)

Братья Пьер Кюри и Жак Кюри сформулировали концепцию пьезоэлектрического эффекта в 1880 году. [44] Пьезоэлектрический эффект преобразует механическую деформацию в напряжение или электрический ток и генерирует электрическую энергию из движения, веса, вибрации и изменений температуры, как показано на рисунке.

Учитывая пьезоэлектрический эффект в тонкопленочном цирконате-титанате свинца PZT, было разработано устройство для генерации энергии на основе микроэлектромеханических систем ( MEMS ). Во время недавнего усовершенствования пьезоэлектрической технологии Акса Аббаси [45] [46] [47] [48] [49] ) выделил два режима, называемых и в преобразователях вибрации, и перепроектировал их для резонанса на определенных частотах от внешнего источника энергии вибрации, тем самым создавая электрическую энергию посредством пьезоэлектрического эффекта с использованием электромеханической демпфированной массы. [50] Однако Акса далее разработал электростатические устройства с балочной структурой, которые сложнее изготовить, чем устройства PZT MEMS по сравнению с аналогичными, поскольку общая обработка кремния включает в себя гораздо больше этапов маски, которые не требуют пленки PZT. Датчики и приводы пьезоэлектрического типа имеют структуру консольной балки, которая состоит из нижнего электрода мембраны , пленки, пьезоэлектрической пленки и верхнего электрода. Для формирования рисунка каждого слоя требуется более (3~5 масок) этапов маски, при этом они имеют очень низкое индуцированное напряжение. Пироэлектрические кристаллы, имеющие единственную полярную ось и обладающие спонтанной поляризацией, вдоль которой существует спонтанная поляризация. Это кристаллы классов 6мм , 4мм , мм2 , 6 , 4 , 3м , 3 , 2 , м . Специальная полярная ось — кристаллофизическая ось X3 — совпадает с осями L6 , L4 , L3 и L2 кристаллов или лежит в единственной прямой плоскости P (класс «м») . Следовательно, электрические центры положительных и отрицательных зарядов смещаются из положений равновесия элементарной ячейки, т. е. изменяется спонтанная поляризация кристалла. Поэтому все рассматриваемые кристаллы обладают спонтанной поляризацией . Поскольку пьезоэффект в пироэлектрических кристаллах возникает в результате изменения их спонтанной поляризации под действием внешних воздействий ( электрических полей , механических напряжений). В качестве результата смещения Акса Аббаси ввел изменение компонент вдоль всех трех осей . Предположим, что пропорционально механическим напряжениям, вызывающим в первом приближении, что приводит к тому, что Tkl представляет собой механическое напряжение, аdikl представляет пьезоэлектрические модули. [50]

Тонкие пленки PZT привлекли внимание для таких приложений, как датчики силы, акселерометры , гироскопы, приводы, настраиваемая оптика, микронасосы, сегнетоэлектрическая оперативная память, системы отображения и интеллектуальные дороги, [50] когда источники энергии ограничены, сбор энергии играет важную роль в окружающей среде. Интеллектуальные дороги имеют потенциал играть важную роль в производстве электроэнергии. Встраивание пьезоэлектрического материала в дорогу может преобразовывать давление, оказываемое движущимися транспортными средствами, в напряжение и ток. [50]

Интеллектуальная транспортная система

Пьезоэлектрические датчики наиболее полезны в интеллектуальных дорожных технологиях, которые могут использоваться для создания интеллектуальных систем, повышающих производительность в долгосрочной перспективе. Представьте себе автомагистрали, которые предупреждают автомобилистов о пробках до их образования. Или мосты, которые сообщают, когда они находятся под угрозой обрушения, или электросеть, которая восстанавливается сама при отключении электроэнергии. На протяжении многих десятилетий ученые и эксперты утверждали, что лучшим способом борьбы с заторами являются интеллектуальные транспортные системы, такие как придорожные датчики для измерения трафика и синхронизированные светофоры для управления потоком транспортных средств. Но распространение этих технологий было ограничено стоимостью. Существуют также некоторые другие готовые к внедрению проекты интеллектуальных технологий, которые можно было бы развернуть довольно быстро, но большинство технологий все еще находятся на стадии разработки и могут быть практически недоступны в течение пяти или более лет. [51] [ требуется обновление ]

Пироэлектрический

Пироэлектрический эффект преобразует изменение температуры в электрический ток или напряжение. Он аналогичен пьезоэлектрическому эффекту , который является другим типом сегнетоэлектрического поведения. Пироэлектричество требует изменяющихся во времени входов и страдает от малых выходных мощностей в приложениях по сбору энергии из-за его низких рабочих частот. Однако одним из ключевых преимуществ пироэлектриков перед термоэлектриками является то, что многие пироэлектрические материалы стабильны до 1200 °C или выше, что позволяет собирать энергию из высокотемпературных источников и, таким образом, повышать термодинамическую эффективность .

Одним из способов прямого преобразования отработанного тепла в электричество является выполнение цикла Олсена на пироэлектрических материалах. Цикл Олсена состоит из двух изотермических и двух изоэлектрических полевых процессов на диаграмме электрическое смещение-электрическое поле (DE). Принцип цикла Олсена заключается в зарядке конденсатора путем охлаждения в слабом электрическом поле и разрядке его при нагревании в более сильном электрическом поле. Было разработано несколько пироэлектрических преобразователей для реализации цикла Олсена с использованием проводимости, [52] конвекции, [53] [54] [55] [ 56] или излучения. [57] Также было теоретически установлено, что пироэлектрическое преобразование, основанное на регенерации тепла с использованием колеблющейся рабочей жидкости, и цикл Олсена может достигать эффективности Карно между горячим и холодным тепловым резервуаром. [58] Более того, недавние исследования установили, что полимеры поливинилиденфторида трифторэтилена [P(VDF-TrFE)] [59] и керамика цирконата титаната свинца лантана (PLZT) [60] являются перспективными пироэлектрическими материалами для использования в преобразователях энергии из-за их большой плотности энергии, генерируемой при низких температурах. Кроме того, недавно было представлено пироэлектрическое устройство для сбора энергии, которое не требует изменяющихся во времени входов. Устройство для сбора энергии использует деполяризующее электрическое поле нагретого пироэлектрика для преобразования тепловой энергии в механическую вместо того, чтобы отводить электрический ток от двух пластин, прикрепленных к граням кристалла. [61]

Термоэлектрики

Эффект Зеебека в термобатарее, изготовленной из железной и медной проволоки

В 1821 году Томас Иоганн Зеебек открыл, что тепловой градиент, образующийся между двумя разнородными проводниками, создает напряжение. В основе термоэлектрического эффекта лежит тот факт, что температурный градиент в проводящем материале приводит к потоку тепла; это приводит к диффузии носителей заряда. Поток носителей заряда между горячими и холодными областями, в свою очередь, создает разницу напряжений. В 1834 году Жан Шарль Атаназ Пельтье открыл, что пропускание электрического тока через соединение двух разнородных проводников может, в зависимости от направления тока, заставить его действовать как нагреватель или охладитель. Поглощаемое или выделяемое тепло пропорционально току, а константа пропорциональности известна как коэффициент Пельтье. Сегодня, благодаря знанию эффектов Зеебека и Пельтье , термоэлектрические материалы можно использовать в качестве нагревателей, охладителей и генераторов (ТЭГ).

Идеальные термоэлектрические материалы имеют высокий коэффициент Зеебека, высокую электропроводность и низкую теплопроводность. Низкая теплопроводность необходима для поддержания высокого теплового градиента в месте соединения. Стандартные термоэлектрические модули, производимые сегодня, состоят из полупроводников висмут-теллурида, легированных P и N, зажатых между двумя металлизированными керамическими пластинами. Керамические пластины добавляют жесткость и электрическую изоляцию системе. Полупроводники соединены электрически последовательно, а термически — параллельно.

Разработаны миниатюрные термопары, преобразующие тепло тела в электричество и генерирующие 40  мкВт при 3  В с температурным градиентом 5 градусов, в то время как на другом конце шкалы большие термопары используются в ядерных батареях РИТЭГ .

Практическими примерами являются пальцевой пульсометр от Центра Хольста и термогенераторы от Fraunhofer-Gesellschaft. [62] [63]

Преимущества термоэлектричества:

  1. Отсутствие подвижных частей обеспечивает непрерывную работу в течение многих лет.
  2. Термоэлектрики не содержат материалов, которые необходимо восполнять.
  3. Нагрев и охлаждение можно поменять местами.

Одним из недостатков термоэлектрического преобразования энергии является низкая эффективность (в настоящее время менее 10%). Разработка материалов, способных работать при более высоких градиентах температур и хорошо проводящих электричество, не проводя при этом тепло (что до недавнего времени считалось невозможным [ требуется ссылка ] ), приведет к повышению эффективности.

Дальнейшие разработки в области термоэлектричества могут быть направлены на преобразование отработанного тепла, например, при сгорании топлива в автомобильном двигателе, в электричество.

Электростатический (емкостный)

Этот тип сбора энергии основан на изменении емкости конденсаторов, зависящих от вибрации. Вибрации разделяют пластины заряженного переменного конденсатора, и механическая энергия преобразуется в электрическую энергию. Электростатическим сборщикам энергии для работы и преобразования механической энергии из колебаний в электричество необходим источник поляризации. Источник поляризации должен быть порядка нескольких сотен вольт; это значительно усложняет схему управления питанием. Другое решение состоит в использовании электретов , которые являются электрически заряженными диэлектриками, способными сохранять поляризацию на конденсаторе в течение многих лет. Для этой цели можно адаптировать структуры классических электростатических индукционных генераторов, которые также извлекают энергию из переменных емкостей. Полученные устройства являются самосмещающимися и могут напрямую заряжать батареи или могут вырабатывать экспоненциально растущие напряжения на накопительных конденсаторах, из которых энергия может периодически извлекаться преобразователями постоянного тока в постоянный ток. [64]

Магнитная индукция

Магнитная индукция относится к производству электродвижущей силы (т. е. напряжения) в изменяющемся магнитном поле . Это изменяющееся магнитное поле может быть создано движением, либо вращением (т. е. эффектом Виганда и датчиками Виганда ), либо линейным движением (т. е . вибрацией ). [65]

Магниты, качающиеся на консоли, чувствительны даже к небольшим вибрациям и генерируют микротоки, двигаясь относительно проводников из-за закона индукции Фарадея . Разработав миниатюрное устройство такого рода в 2007 году, команда из Университета Саутгемптона сделала возможным размещение такого устройства в средах, исключающих возможность какого-либо электрического соединения с внешним миром. Датчики в недоступных местах теперь могут генерировать собственную энергию и передавать данные на внешние приемники. [66]

Одним из основных ограничений магнитного вибрационного харвестера энергии, разработанного в Университете Саутгемптона, является размер генератора, в данном случае приблизительно один кубический сантиметр, что слишком велико для интеграции в современные мобильные технологии. Полный генератор, включая схему, имеет размеры 4 см на 4 см на 1 см [66], что почти соответствует размеру некоторых мобильных устройств, таких как iPod nano. Дальнейшее уменьшение размеров возможно за счет интеграции новых и более гибких материалов в качестве компонента консольной балки. В 2012 году группа из Северо-Западного университета разработала вибрационный генератор из полимера в форме пружины. [67] Это устройство было способно нацеливаться на те же частоты, что и кремниевое устройство группы Университета Саутгемптона, но с размером в одну треть от размера компонента балки.

Новый подход к сбору энергии на основе магнитной индукции также был предложен с использованием феррожидкостей. В журнальной статье «Электромагнитный сборщик энергии на основе феррожидкости» обсуждается использование феррожидкостей для сбора низкочастотной колебательной энергии на частоте 2,2 Гц с выходной мощностью ~80 мВт на г. [68]

Совсем недавно изменение структуры доменных стенок при приложении напряжения было предложено в качестве метода сбора энергии с использованием магнитной индукции. В этом исследовании авторы показали, что приложенное напряжение может изменить структуру доменов в микропроводах. Окружающие вибрации могут вызвать напряжение в микропроводах, которое может вызвать изменение структуры доменов и, следовательно, изменить индукцию. Сообщалось о мощности порядка мкВт/см2. [69]

Коммерчески успешные вибрационные сборщики энергии на основе магнитной индукции все еще относительно немногочисленны. Примерами служат продукты, разработанные шведской компанией ReVibe Energy, технологическим ответвлением Saab Group . Другим примером являются продукты, разработанные на основе ранних прототипов Университета Саутгемптона компанией Perpetuum. Они должны быть достаточно большими, чтобы генерировать мощность, необходимую для беспроводных сенсорных узлов (WSN), но в приложениях M2M это обычно не является проблемой. Эти сборщики теперь поставляются в больших объемах для питания WSN, производимых такими компаниями, как GE и Emerson, а также для систем мониторинга подшипников поездов, производимых Perpetuum. Датчики воздушных линий электропередач могут использовать магнитную индукцию для сбора энергии непосредственно с проводника, который они контролируют. [70] [71]

Содержание сахара в крови

Другой способ сбора энергии — окисление сахара в крови. Эти сборщики энергии называются биобатареями . Их можно использовать для питания имплантированных электронных устройств (например, кардиостимуляторов, имплантированных биосенсоров для диабетиков, имплантированных активных устройств RFID и т. д.). В настоящее время группа Minteer из Университета Сент-Луиса создала ферменты, которые можно использовать для получения энергии из сахара в крови. Однако ферменты все равно придется заменять через несколько лет. [72] В 2012 году кардиостимулятор был запитан от имплантируемых биотопливных элементов в Университете Кларксона под руководством доктора Евгения Каца. [73]

На основе дерева

Сбор энергии метаболизма деревьев — это тип сбора биоэнергии. Voltree разработал метод сбора энергии с деревьев. Эти сборщики энергии используются для питания удаленных датчиков и ячеистых сетей в качестве основы для долгосрочной системы развертывания для мониторинга лесных пожаров и погоды в лесу. Согласно веб-сайту Voltree, срок службы такого устройства должен быть ограничен только сроком службы дерева, к которому оно прикреплено. Недавно в лесу Национального парка США была развернута небольшая тестовая сеть. [74]

Другие источники энергии от деревьев включают захват физического движения дерева в генераторе. Теоретический анализ этого источника энергии показывает некоторые перспективы в питании небольших электронных устройств. [75] Практическое устройство, основанное на этой теории, было построено и успешно питало сенсорный узел в течение года. [76]

Метаматериал

Устройство на основе метаматериала преобразует по беспроводной связи микроволновый сигнал частотой 900 МГц в постоянный ток напряжением 7,3 вольта (больше, чем у USB-устройства). Устройство можно настроить на прием других сигналов, включая сигналы Wi-Fi, спутниковые сигналы или даже звуковые сигналы. Экспериментальное устройство использовало ряд из пяти проводников из стекловолокна и меди . Эффективность преобразования достигла 37 процентов. Когда традиционные антенны находятся близко друг к другу в космосе, они мешают друг другу. [77] [78] [79] Но поскольку мощность радиочастот уменьшается пропорционально кубу расстояния, количество мощности очень и очень мало. Хотя заявление о 7,3 вольтах является грандиозным, измерение проводится для разомкнутой цепи. Поскольку мощность настолько мала, при подключении любой нагрузки ток может практически отсутствовать.

Изменения атмосферного давления

Давление атмосферы естественным образом меняется с течением времени из-за изменений температуры и погодных условий. Устройства с герметичной камерой могут использовать эти перепады давления для извлечения энергии. Это использовалось для питания механических часов, таких как часы Atmos .

Энергия океана

Относительно новая концепция получения энергии заключается в получении энергии из океанов. На планете присутствуют большие массы воды, которые несут с собой большое количество энергии. Энергия в этом случае может быть получена приливными течениями, океанскими волнами, разницей в солености, а также разницей в температуре. По состоянию на 2018 год ведутся работы по сбору энергии таким образом. Недавно ВМС США смогли вырабатывать электроэнергию, используя разницу в температурах, присутствующих в океане. [80]

Одним из методов использования разницы температур на разных уровнях термоклина в океане является использование теплового сборщика энергии, который оснащен материалом, который меняет фазу в разных температурных областях. Обычно это полимерный материал, который может выдерживать обратимую термическую обработку. Когда материал меняет фазу, разница энергии преобразуется в механическую энергию. [81] Используемые материалы должны иметь возможность изменять фазы с жидкой на твердую в зависимости от положения термоклина под водой. [82] Эти материалы с изменяющейся фазой в устройствах сбора тепловой энергии были бы идеальным способом подзарядки или питания беспилотного подводного аппарата (UUV), поскольку он будет полагаться на теплую и холодную воду, уже присутствующую в больших водоемах; сводя к минимуму необходимость стандартной подзарядки аккумулятора. Улавливание этой энергии позволит проводить более долгосрочные миссии, поскольку необходимость в сборе или возврате для зарядки может быть устранена. [83] Это также очень экологически чистый метод питания подводных аппаратов. При использовании жидкости с изменяющейся фазой не возникает никаких выбросов, и срок ее службы, скорее всего, будет дольше, чем у стандартной батареи.

Будущие направления

Электроактивные полимеры (ЭАП) были предложены для сбора энергии. Эти полимеры имеют большую деформацию, упругую плотность энергии и высокую эффективность преобразования энергии. Предполагается, что общий вес систем на основе ЭАП (электроактивных полимеров) будет значительно ниже, чем на основе пьезоэлектрических материалов.

Наногенераторы , такие как тот, что создан в Georgia Tech, могут стать новым способом питания устройств без батарей. [84] По состоянию на 2008 год они генерируют всего несколько десятков нановатт, что слишком мало для любого практического применения.

Шум стал предметом предложения лаборатории NiPS в Италии по сбору широкого спектра низкомасштабных вибраций с помощью нелинейного динамического механизма, который может повысить эффективность комбайна до 4 раз по сравнению с традиционными линейными комбайнами. [85]

Комбинации различных типов [86] сборщиков энергии могут еще больше снизить зависимость от батарей, особенно в средах, где доступные типы окружающей энергии периодически меняются. Этот тип комплементарного сбалансированного сбора энергии имеет потенциал для повышения надежности беспроводных сенсорных систем для мониторинга состояния конструкций. [87]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Панаянтатта, Наману; Клементи, Джакомо; Ухабаз, Мерием; Костанца, Марио; Маргерон, Самуэль; Бартасайт, Озрин; Басрур, Скандар; Бано, Эдвиж; Монтес, Лоран; Дехоллен, Кэтрин; Ла Роза, Роберто (январь 2021 г.). «Самостоятельный преобразователь вибрационной энергии во время без батареи для беспроводного мониторинга вибрации». Датчики . 21 (22): 7503. Bibcode : 2021Senso..21.7503P. doi : 10.3390/s21227503 . ISSN  1424-8220. PMC 8618968.  PMID 34833578  .
  2. ^ Guler U, Sendi MSE, Ghovanloo, M, двухрежимный пассивный выпрямитель для широкодиапазонного входного потока мощности , IEEE 60-й Международный симпозиум Среднего Запада по схемам и системам (MWSCAS), август 2017 г.
  3. ^ Тейт, Джозеф (1989). "Удивительный модуль питания окружающей среды". Ambient Research . Получено 16 января 2008 г.
  4. ^ Раванбод, Мохаммад; Эбрахими-Неджад, Салман (2023). «Перфорированный ауксетический сотовый усилитель с возвратной хиральностью: новая конструкция для высокоэффективного сбора пьезоэлектрической энергии». Механика современных материалов и конструкций : 1–16. doi : 10.1080/15376494.2023.2280997 .
  5. ^ Mitcheson, PD; Green, TC; Yeatman, EM; Holmes, AS (10 июня 2004 г.). «Архитектуры для вибрационных генераторов микромощности». Журнал микроэлектромеханических систем . 13 (3): 429–440. doi :10.1109/JMEMS.2004.830151. hdl : 10044/1/997 . S2CID  14560936 – через IEEE Xplore.
  6. ^ ik, batterij Эрика Вермюлена, NatuurWetenschap & Techniek, январь 2008 г.
  7. ^ ab Munir, Bilal; Vladimir Dyo (2018). «О влиянии мобильности на производительность системы сбора энергии RF без батареи». Датчики . 18 (11): 3597. Bibcode : 2018Senso..18.3597M. doi : 10.3390/s18113597 . PMC 6263956. PMID  30360501 . 
  8. ^ «Устройство сбора энергии вырабатывает электроэнергию из локальной среды, устраняя необходимость в батареях в беспроводных датчиках».
  9. ^ ab X. Kang и др. Полнодуплексная беспроводная коммуникационная сеть с энергетической причинностью, в IEEE Transactions on Wireless Communications, т. 14, № 10, стр. 5539–5551, октябрь 2015 г.
  10. ^ Беспроводная передача энергии для потребительской электроники и электромобилей 2012–2022. IDTechEx. Получено 9 декабря 2013 г.
  11. ^ Basagni, Stefano; Naderi, M. Yousof; Petrioli, Chiara; Spenza, Dora (4 марта 2013 г.), «Беспроводные сенсорные сети с накоплением энергии», Mobile Ad Hoc Networking , Хобокен, Нью-Джерси, США: John Wiley & Sons, Inc., стр. 701–736, doi :10.1002/9781118511305.ch20, ISBN 9781118511305, получено 14 августа 2023 г.
  12. ^ «Министерство энергетики объявляет о крупнейших инвестициях в «удаление углерода»». AP News . 11 августа 2023 г. Получено 14 августа 2023 г.
  13. ^ де Винкель, Джаспер; Кортбек, Вито; Хестер, Джосайя; Павелчак, Пшемыслав (4 сентября 2020 г.). «Game Boy без батареи». Труды ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям . 4 (3): 1–34. doi :10.1145/3411839. ISSN  2474-9567.
  14. ^ Мамиш, Джон; Го, Эми; Коэн, Томас; Ричи, Джулиан; Чжан, Ян; Хестер, Джосайя (27 сентября 2023 г.). «Сбор интерактивных устройств: исследование дизайна виджетов, управляемых пользователями». Труды ACM по интерактивным, мобильным, носимым и повсеместным технологиям . 7 (3): 1–31. doi : 10.1145/3610880 . ISSN  2474-9567.
  15. ^ "Джо Тейт: Модуль окружающего питания". www.rexresearch.com .
  16. ^ «Электронное устройство, которое питается от ручного ввода, патент США № 5,838,138» (PDF) .
  17. ↑ Сабрина Шенкман (26 мая 2023 г.). «Используя те же силы, что и молния, новая технология извлекает электричество из влажности». The Boston Globe .
  18. ^ Перси, Стивен; Крис Найт; Фрэнсис Курей; Кен Смарт (2012). «Подача питания в сенсорную сеть с использованием передачи мощности по радиочастоте». Датчики . 12 (7): 8571–8585. Bibcode : 2012Senso..12.8571P. doi : 10.3390/s120708571 . PMC 3444064. PMID  23012506 . 
  19. ^ «Электронный кардиостимулятор, работающий от сердцебиения, может избавить от необходимости хирургического вмешательства». www.telegraph.co.uk . 2 сентября 2014 г.
  20. ^ Сюй, Ванхуай; Чжэн, Хуаньси; Лю, Юань; Чжоу, Сяофэн; Чжан, Чао; Сун, Юсинь; Дэн, Сюй; Люнг, Майкл; Ян, Чжэнбао; Сюй, Рональд X.; Ван, Чжун Линь (20 февраля 2020 г.). «Капельный генератор электроэнергии с высокой мгновенной плотностью мощности». Природа . 578 (7795): 392–396. Бибкод : 2020Natur.578..392X. дои : 10.1038/s41586-020-1985-6. ISSN  0028-0836. PMID  32025037. S2CID  211039203.
  21. ^ Сюй, Ванхуай; Ван, Цзуанькай (16 декабря 2020 г.). «Слияние скользких интерфейсов и транзисторной архитектуры для сбора кинетической энергии воды». Джоуль . 4 (12): 2527–2531. Bibcode : 2020Joule...4.2527X. doi : 10.1016/j.joule.2020.09.007 . ISSN  2542-4785. S2CID  225133444.
  22. ^ Уайт, Н. М.; Глинн-Джонс, П.; Биби, С. П. (2001). «Новый толстопленочный пьезоэлектрический микрогенератор» (PDF) . Умные материалы и структуры . 10 (4): 850–852. Bibcode : 2001SMaS...10..850W. doi : 10.1088/0964-1726/10/4/403. S2CID  250886430.
  23. ^ Kymissis, John (1998). "Паразитное накопление энергии в обуви". Сборник статей. Второй международный симпозиум по носимым компьютерам (Кат. № 98EX215) . стр. 132–139. CiteSeerX 10.1.1.11.6175 . doi :10.1109/ISWC.1998.729539. ISBN  978-0-8186-9074-7. S2CID  56992.
  24. ^ промышленные реализации сбора энергии
  25. ^ Хорсли, Э. Л.; Фостер, М. П.; Стоун, Д. А. (сентябрь 2007 г.). «Современная технология пьезоэлектрических трансформаторов». Европейская конференция по силовой электронике и ее применению 2007 г .: 1–10. doi : 10.1109/EPE.2007.4417637. S2CID  15071261.
  26. ^ Нанокисти Чжун Линь Вана
  27. ^ Wu, Fan; Cai, Wei; Yeh, Yao-Wen; Xu, Shiyou; Yao, Nan (1 марта 2016 г.). "Энергосбережение на основе монокристаллического наноремня PMN-PT". Scientific Reports . 6 : 22513. Bibcode :2016NatSR...622513W. doi :10.1038/srep22513. ISSN  2045-2322. PMC 4772540 . PMID  26928788. 
  28. ^ "Сайт проекта VIBES". web-archive.southampton.ac.uk .
  29. ^ «Электричество из носа».
  30. ^ Xu, J.; Tang, J. (23 ноября 2015 г.). «Многонаправленный сбор энергии пьезоэлектрическим консольным маятником с внутренним резонансом». Applied Physics Letters . 107 (21): 213902. Bibcode : 2015ApPhL.107u3902X. doi : 10.1063/1.4936607. ISSN  0003-6951.
  31. ^ «Самый мощный миллиметровый сборщик энергии генерирует электричество из вибраций». Новости Мичиганского университета . 25 апреля 2011 г.
  32. ^ ""Япония: производство электроэнергии из турникетов на железнодорожных станциях"". Архивировано из оригинала 9 июля 2007 г. Получено 18 июня 2007 г.
  33. ^ Плитки Powerleap как пьезоэлектрические машины для сбора энергии
  34. ^ «Токиоманго: Электричество, вырабатываемое пассажирами».
  35. ^ "Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 апреля 2011 г. . Получено 9 февраля 2010 г. .
  36. ^ Jeon, YB; Sood, R.; Kim, S.-G. (2005). "Генератор мощности MEMS с тонкопленочным PZT поперечного режима". Датчики и приводы A: Физические . 122 (1): 16–22. Bibcode : 2005SeAcA.122...16J. doi : 10.1016/j.sna.2004.12.032.
  37. ^ Сверхширокополосный пьезоэлектрический сбор энергии Архивировано 15 мая 2016 г. в Португальском веб-архиве
  38. ^ Бейкер, Джесси; Раунди, Шад; Райт, Пол (2005). «Альтернативные геометрии для увеличения плотности мощности при поглощении энергии вибрации для беспроводных сенсорных сетей». 3-я Международная конференция по инженерному преобразованию энергии . Американский институт аэронавтики и астронавтики. doi :10.2514/6.2005-5617. ISBN 978-1-62410-062-8.
  39. ^ Сюй, Цзя Вэнь; Лю, Юн Бин; Шао, Вэй Вэй; Фэн, Чжихуа (2012). «Оптимизация прямоугольного пьезоэлектрического кантилевера с использованием вспомогательных балок с различными уровнями жесткости для сбора энергии вибрации». Smart Materials and Structures . 21 (6): 065017. Bibcode : 2012SMaS...21f5017X. doi : 10.1088/0964-1726/21/6/065017. ISSN  0964-1726. S2CID  110609918.
  40. ^ Goldschmidtboeing, Frank; Woias, Peter (2008). "Характеристика различных форм пучка для сбора пьезоэлектрической энергии". Журнал микромеханики и микроинженерии . 18 (10): 104013. Bibcode : 2008JMiMi..18j4013G. doi : 10.1088/0960-1317/18/10/104013 . ISSN  0960-1317. S2CID  108840395.
  41. ^ Zyga, Lisa (8 марта 2018 г.). «Энергоустановка собирает энергию из солнечного света и капель дождя». phys.org . Получено 10 марта 2018 г. .
  42. ^ "Футболки, заряжающие телефоны, будут протестированы на фестивале Гластонбери в Великобритании". The Advertiser . 21 июня 2011 г.
  43. ^ «Футболка, которую вы носите, может зарядить ваш телефон!!! Хотите узнать, как?». GCC Business News . 3 августа 2023 г.
  44. ^ Жак и Пьер Кюри (1880) «Развитие сжатия de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à face inclinées» (Развитие посредством сжатия электрической поляризации в полугранных кристаллах с наклонными гранями), Bulletin de la Société minérologique de France , том. 3, страницы 90–93. Перепечатано в: Жак и Пьер Кюри (1880) Développement, par pression, de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à face inclinées, Comptes rendus ..., том 91, страницы 294–295. См. также: Жак и Пьер. Кюри (1880) «Sur l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres à face inclinées» (Об электрической поляризации в полуэдрических кристаллах с наклонными гранями), Comptes rendus ..., vol. 91, стр. 383–386.
  45. ^ "Акса Айтбар, директор по связям с общественностью Hyderabad Model United Nation". Архивировано из оригинала 9 июня 2015 года . Получено 3 мая 2015 года .
  46. ^ Аббаси, Акса. Индексация IPI Beta, пьезоэлектрические материалы и пьезоэлектрические интеллектуальные дороги
  47. ^ "Акса Аббаси на 29-м студенческом исследовательском семинаре IEEEP". MUET . Получено 9 июля 2014 г.
  48. ^ "Акса Айтбар, организатор мероприятия Synergy14' 2014". MUET . Получено 9 июля 2014 г.
  49. ^ "Акса Аббаси на съезде Mehran Techno-wizard 2013, MTC'13". MUET . Получено 9 июля 2014 г.
  50. ^ abcd "Аббаси, Акса. "Применение пьезоэлектрических материалов и пьезоэлектрических сетей для интеллектуальных дорог". Международный журнал по электротехнике и вычислительной технике (IJECE) Том 3, № 6 (2013), стр. 857–862".
  51. ^ "Умные автомагистрали и интеллектуальный транспорт". Архивировано из оригинала 20 июля 2014 года . Получено 9 июля 2014 года .
  52. ^ Ли, Феликс Й.; Навид, Эшкон; Пилон, Лоран (2012). «Сбор пироэлектрической отработанной тепловой энергии с использованием теплопроводности». Прикладная теплотехника . 37 : 30–37. Bibcode :2012AppTE..37...30L. doi :10.1016/j.applthermaleng.2011.12.034. S2CID  12022162.
  53. ^ Олсен, Рэндалл Б.; Бриско, Джозеф М.; Бруно, Дэвид А.; Батлер, Уильям Ф. (1981). «Пироэлектрический преобразователь энергии с регенерацией». Сегнетоэлектрики . 38 (1): 975–978. Bibcode : 1981Fer....38..975O. doi : 10.1080/00150198108209595.
  54. ^ Olsen, RB; Bruno, DA; Briscoe, JM; Dullea, J. (1984). «Каскадный пироэлектрический преобразователь энергии». Ferroelectrics . 59 (1): 205–219. Bibcode :1984Fer....59..205O. doi :10.1080/00150198408240091.
  55. ^ Нгуен, Хиеп; Навид, Эшкон; Пилон, Лоран (2010). «Пироэлектрический преобразователь энергии с использованием сополимера P(VDF-TrFE) и цикла Олсена для сбора энергии из отработанного тепла». Прикладная теплотехника . 30 (14–15): 2127–2137. Bibcode : 2010AppTE..30.2127N. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2010.05.022.
  56. ^ Moreno, RC; James, BA; Navid, A.; Pilon, L. (2012). «Пироэлектрический преобразователь энергии для сбора отходящего тепла: моделирование и эксперименты». Международный журнал по тепло- и массообмену . 55 (15–16): 4301–4311. Bibcode : 2012IJHMT..55.4301M. doi : 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.075.
  57. ^ Фанг, Дж.; Фредерих, Х.; Пилон, Л. (2010). «Сбор наноразмерного теплового излучения с использованием пироэлектрических материалов». Журнал теплопередачи . 132 (9): 092701. doi :10.1115/1.4001634.
  58. ^ Olsen, Randall B.; Bruno, David A.; Briscoe, Joseph M.; Jacobs, Everett W. (1985). «Цикл пироэлектрического преобразования сополимера винилиденфторида и трифторэтилена». Журнал прикладной физики . 57 (11): 5036–5042. Bibcode : 1985JAP....57.5036O. doi : 10.1063/1.335280.
  59. ^ "ShieldSquare Captcha". iopscience.iop.org .
  60. ^ "ShieldSquare Captcha". iopscience.iop.org .
  61. ^ "Пироэлектрический поглотитель энергии". Архивировано из оригинала 8 августа 2008 года . Получено 7 августа 2008 года .
  62. ^ "Fraunhofer Thermogenerator 1" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2011 . Получено 14 марта 2009 .
  63. ^ "TE-Power-Bolt от Micropelt генерирует до 15 мВт энергии из избыточного тепла | Reuters". Reuters . 22 апреля 2009 г. Архивировано из оригинала 22 апреля 2009 г.
  64. ^ IEEE Xplore – Удвоитель электричества, используемый в качестве зарядного устройства для аккумуляторов. Ieeexplore.ieee.org. Получено 9 декабря 2013 г.
  65. ^ «Технологии сбора энергии для периферийных устройств Интернета вещей». Приложение «Электронные устройства и сети» . Июль 2018 г.
  66. ^ ab "Хорошие вибрации питают крошечный генератор". BBC News . 5 июля 2007 г.
  67. ^ "Генератор с полимерным вибрационным приводом" Hindawi Publishing Corporation . 13 марта 2012 г.
  68. ^ Бибо, А.; Масана, Р.; Кинг, А.; Ли, Г.; Дакак, М.Ф. (июнь 2012 г.). «Электромагнитный феррожидкостный сборщик энергии». Physics Letters A. 376 ( 32): 2163–2166. Bibcode : 2012PhLA..376.2163B. doi : 10.1016/j.physleta.2012.05.033.
  69. ^ Бхатти, Сабприт; Ма, Чуан; Лю, Сяоси; Пираманайагам, С. Н. (2019). «Движение доменной стенки, вызванное напряжением, в магнитных микропроводах на основе Fe-Co для реализации сбора энергии». Advanced Electronic Materials . 5 : 1800467. doi : 10.1002/aelm.201800467 . hdl : 10356/139291 .
  70. ^ Кристиан Бах. "Мониторинг линий электропередач для управления спросом на электроэнергию, примечание по применению 308" (PDF) . EnOcean . Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2021 г. . Получено 1 июня 2013 г. .
  71. ^ Yi Yang; Divan, D.; Harley, RG; Habetler, TG (2006). "Power line sensornet - a new concept for power grid monitoring". 2006 IEEE Power Engineering Society General Meeting . Стр. 8 Стр. doi :10.1109/PES.2006.1709566. ISBN 978-1-4244-0493-3. S2CID  42150653.
  72. ↑ Сила внутри, Боб Холмс, New Scientist, 25 августа 2007 г.
  73. ^ K. MacVittie, J. Halamek, L. Halamakova, M. Southcott, W. Jemison, E. Katz, «От лобстеров-«киборгов» к кардиостимулятору, работающему на имплантируемых биотопливных элементах», Energy & Environmental Science, 2013, 6, 81–86
  74. ^ "Voltree Power: зеленая от зеленой через инновации". voltreepower.com .
  75. ^ МакГарри, Скотт; Найт, Крис (28 сентября 2011 г.). «Потенциал получения энергии из движения деревьев». Датчики . 11 (10): 9275–9299. Bibcode : 2011Senso..11.9275M. doi : 10.3390/s111009275 . PMC 3231266. PMID  22163695 . 
  76. ^ МакГарри, Скотт; Найт, Крис (4 сентября 2012 г.). «Разработка и успешное применение устройства сбора энергии движения деревьев для питания беспроводного сенсорного узла». Датчики . 12 (9): 12110–12125. Bibcode : 2012Senso..1212110M. CiteSeerX 10.1.1.309.8093 . doi : 10.3390/s120912110 . PMC 3478830. S2CID  10736694 .  
  77. ^ Беспроводное устройство преобразует «потерянную» микроволновую энергию в электрическую. KurzweilAI. Получено 9 декабря 2013 г.
  78. ^ Устройство сбора энергии преобразует микроволновые сигналы в электричество. Gizmag.com. Получено 9 декабря 2013 г.
  79. ^ Хоукс, AM; Катко, AR; Каммер, SA (2013). "Микроволновый метаматериал с интегрированной функцией сбора энергии" (PDF) . Applied Physics Letters . 103 (16): 163901. Bibcode :2013ApPhL.103p3901H. doi :10.1063/1.4824473. hdl : 10161/8006 .
  80. ^ «Преобразование тепловой энергии океана — Управление энергетической информации США (EIA)». www.eia.gov .
  81. ^ Ma, Z., Wang, Y., Wang, S., & Yang, Y. (2016). Сбор тепловой энергии океана с помощью материала с изменяемой фазой для подводного планера. Applied Energy, 589.
  82. ^ Ван, Г. (2019). Исследование сбора тепловой энергии океана на основе фазового перехода материалов (PCM). Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет, Блэксбург.
  83. ^ Ван, Г., Ха, Д.С. и Ванд, К.Г. (2019). Масштабируемый сборщик тепловой энергии окружающей среды на основе материалов с фазовым переходом твердое/жидкое. Прикладная энергетика, 1468-1480.
  84. ^ "Georgia tech Nanogenerator".
  85. ^ "Noise harvesting". Архивировано из оригинала 31 декабря 2009 года . Получено 10 января 2010 года .
  86. ^ X. Kang и др. Минимизация затрат на затухающие каналы с использованием сбора энергии и традиционной энергии, в IEEE Transactions on Wireless Communications, т. 13, № 8, стр. 4586–4598, август 2014 г.
  87. ^ Вербелен, Янник; Брекен, Ан; Тухафи, Абделла (2014). «На пути к решению по сбалансированному сбору энергии для маломощных встраиваемых систем». Microsystem Technologies . 20 (4): 1007–1021. Bibcode : 2014MiTec..20.1007V. doi : 10.1007/s00542-014-2103-1 .

Внешние ссылки