Беспроводное устройство преобразует "потерянную" энергию в электрическую

При использовании недорогих, предварительно сконфигурированных и настроенных компонентов для захвата микроволновых сигналов, ученые школы инжиниринга Pratt при университете Duke University разработали устройство сбора энергии с производительностью, аналогичной солнечным панелям.

В исследовании, опубликованном в журнале Applied Physics Letters, показано устройство, которое беспроводным способом преобразует микроволновой сигнал в напряжение постоянного тока, способное перезаряжать батарею мобильного телефона или другого небольшого устройства.

Устройство работает на том же принципе, что и солнечные панели, т.е. преобразует энергию света в электрический ток. По заявлению исследователей, данный универсальный сборщик энергии может быть настроен на сбор сигналов от других источников энергии, таких как сигналы спутников, звуковые или Wi-Fi сигналы.

Принцип работы данного сборщика заключается в использовании метаматериалов – специализированных структур, которые могут захватывать различный формы волновой энергии и преобразовывать для требуемых целей.

Студент последнего курса школы инжиниринга Аллен Хоукс (Allen Hawkes), работая совместно с выпускником Александром Катко (Alexander Katko) и главным исследователем Стивеном Куммером (Steven Cummer), профессором по электротехнике и вычислительной технике, разработали электрическую схему, способную собирать микроволны.

Они использовали набор из пяти стекловолокон и медные проводники, спаянные вместе на печатной плате, для преобразования микроволн в источник электрической энергии напряжением 7,3 В. Для сравнения, зарядные устройства по шине USB для малогабаритных электронных приборов подают напряжение около 5 В.

"Мы нацелены на достижение наибольшей эффективности", заявил Хоукс. "Для подобных приборов мы достигли энергоэффективности около 6-10 процентов, однако благодаря данной разработке мы можем значительно увеличить энергию преобразования до 37 процентов, которая сравнима с энергией, получаемой от солнечных панелей".

"Существует возможность использовать данный проект для различных частот и типов энергии, включая вибрацию и сбор звуковой энергии", заявил Катко. "До настоящего времени, большинство разработок с использованием метаматериалов были теоретическими. Благодаря нашей небольшой разработке, данные материалы могут быть пригодны для пользовательских применений".

Например, покрытие из метаматериала может использоваться на потолке помещения для перенаправления и восстановления Wi-Fi сигнала, который затухает при обычных условиях. При другом применении данный материал может улучшать энергоэффективность устройств путем беспроводного восстановления энергии, которая теряется во время использования.

По заявлению исследователей, благодаря дополнительным модификациям метаматериал для сбора энергии может встраиваться в мобильный телефон, позволяя ему заряжаться беспроводным способом в периоды неиспользования. Данная функция позволит людям, живущим в различных местах, без непосредственного доступа к источнику электроэнергии, собирать энергию, например, от ближайшей вышки мобильной связи.

"Наша разработка демонстрирует простой и дешевый подход для сбора электромагнитной энергии", заявил Куммер. "Простота разработки заключается в том, что основные строительные блоки являются независимыми. Можно добавить несколько блоков, чтобы получить устройство очень большой мощности".

Например, серия блоков для сбора энергии может захватывать сигнал от набора спутников, располагаемых над головой. Небольшой источник энергии, генерируемый подобными сигналами, может запитывать сеть датчиков в удаленном районе, например на вершине горы или в пустыне, позволяя выполнять сбор данных для длительного исследования, при котором происходит периодическое измерение данных.

Источник новости

Теги:

• Новости электроники