تولید برق از حرکات خمشی کوچک

به گزارش تاسیسات نیوز، برای بسیاری کاربردها مثل وسایل کنترل زیست محیطی، مکانیکی یا پزشکی، استفاده از انرژی حرکات کوچک می تواند منبع برق کوچک اما نامحدودی فراهم کند.

در حالی که روش های زیادی بررسی شده است، اما باز محققان دانشگاه MIT بر اساس اصول الکتروشیمیایی یک روش کملا جدید ابداع کرده اند که می تواند از انرژی موجود در طیف وسیعی از حرکات و فعالیت های طبیعی از جمله پیاده روی استفاده کند.

 

 

سیستم جدید بر اساس خمیدگی جزیی ساندویچی از ورقه های فلزی و پلیمری در مقاله جو لی، سانگتا کیم و سوون جو از دانشگاه MIT در مجله ارتباطات طبیعت منتشر شده است.

 

بیشتر وسایل قبلی برای مهار حرکات کوچک بر اساس الثیر تریبوالکتریک (لزوماً اصطکاک مثل مالش یک بادکنک روی یک پارچه پشمی) یا پیزوالکتریک (کریستال هایی که وقتی خمیده یا فشرده می شوند ولتاژ کمی تولید می کنند).

این کار برای منابع با فرکانس بالای حرکت مثل آنهایی که با ارتعاشات ماشین آلات تولید می شوند مناسبند. اما برای حرکات بزرگ در مقیاس انسان مثل قدم زدن یا ورزش کردن، این سیستم ها محدودیت هایی دارند.

 

 

وقتی شما ضربه ای به این مواد مرسوم می زنید، آنها خیلی خوب ظرف چند میکروثانیه واکنش می دهند. اما این با مقیاس زمانی بیشتر فعالیت های انسانی مطابقت ندارد. این وسایل آمپدانس الکتریکی و سختی خمشی زیادی دارند و گران هستند.

 

 

در مقابل سیستم جدید از تکنولوژی شبیه باتری های یونی لیتیومی استفاده می کند، بنابراین احتمالا در مقیاس کلان ارزان تولید می شوند.

به علاوه این وسایل ذاتا انعطاف پذیر بوده و با فناوری قابل فرسایش سازگار بوده و کمتر در تنش های مکانیکی شکسته می شوند.

 

 

در حالی که مواد پیزو الکتریک مبتنی بر یک فرایند صرفا فیزیکی هستند، سیستم جدید مثل یک باتر ییا پیل سوختی الکتروشیمیایی است که از دو ورقه نازک آلیاژ آلومینیوم به عنوان الکترود استفاده می کند که با یک لایه پلیمر متخلخل غوطه ور با الکترولیت مایع که یون های لیتیوم را بین صفحات فلز منتقل می کند جدا می شود.

اما برخلاف یک باتری قابل شارژ که برق را گرفته، ذخیره و سپس آزاد می کند، این سیستم انرژی مکانیکی را گرفته و به برق تبدیل می کند.

 

 

کامپوزیت لایه لایه وقتی حتی مقدار کمی خمیده می شود اختلاف فشاری تولید می کند که یون های لیتیوم را در پلیمر می فشرد (مثل فرایند اسمز معکوس در نمک زدایی آب). همچنین در مدار خارجی بین دو الکترود ولتاژ و جریان الکتریکی تولید می کند که می تواند بعدا مستقیم برای تامین برق وسایل دیگر استفاده شود.

 

 

علاوه بر مهار حرکت روزانه برای تامین برق وسایل پوشیدنی، سیستم جدید می تواند به عنوان محرک کاربردهای پزشکی یا برای سنسورهای تنش در مناطقی مثل جاده ها، پل ها، صفحه کلیدها یا سازه های دیگر مفید باشد.

 

 

این کار از این نظر که روش نوینی برای تبدیل انرژی مکانیکی از طریق یک مسیر الکتروشیمیایی ارایه و از یک طرح ساده استفاده می کند می تواند بسیار جالب باشد.

انتهای خبر