获取环境能量为物联网供电

电子设备周围自然存在的磁场可以被转移并转化为电能来为物联网供电。

研究人员说,电力使用过程中自然产生的杂散磁场应该被捕捉、转移并转化为物联网传感器的电源。

宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程学教授,负责研究的副校长沙尚克·普里亚(Shashank Priya)在大学网站上发表的一份声明中说:“就像我们试图获取太阳能一样,磁场也是一种免费的能源。” 。“这种能量无处不在,存在于我们的家里、办公室、工作场所和汽车中。它无处不在,我们有机会收集这种背景噪音,并将其转化为可用的电力。”

电力在工厂、家庭和办公室的普通电缆、电脑和照明设备周围产生微小的磁场。学者们认为,如果利用这些能量,可以为传感器和小型数据发送无线电设备供电。宾夕法尼亚州立大学正在尝试设计用于物联网的环境功率接收器。

材料科学

宾夕法尼亚州立大学的研究小组已经取得了一些成功。目前正在测试一种轻薄、约1.5英寸长的实验装置。研究人员称,将捕获装置放在普通电器周围或上面确实会产生电力。关键是把设备放在磁场最强的地方。在一项实验中,研究人员将一个设备放置在距离空间加热器4英寸的地方,就能产生足够运行180个LED照明阵列的电力。在8英寸的高度,该设备产生的电量足以运行一个时钟。

“这些结果为集成传感器和无线通信系统的可持续能源发展提供了重要的进展,”宾夕法尼亚州立大学的助理研究教授、该研究的联合首席作者Min Gyu Kang说。

电流和磁场总是并存的。 磁性是由移动的电荷产生的。正是这种运动产生了磁场。例如,这就是通常在电线上表现出低强度磁性的原因(电沿着电缆移动)。

在这种情况下,科学家们正在将移动的电流产生的磁场转换成一个单独的电流。他们用材料科学把两种材料结合起来。其中一种材料是磁致伸缩器,它将磁场转化为产生应力的振动。另一种材料是压电材料,它捕捉振动并将能量转化为电能。

如何为传感器供电

利用杂散磁场产生可用的能量只是为物联网供电的一个尝试。随着物联网的兴起,如何为数百万甚至可能是数十亿的环境、工厂过程和其他传感器提供电能,这是一个悬而未决的问题。

电池是有限制的,比如需要更换或充电。环境湿度是一种可能。科学家称,在这种情况下,生物电子学已经被证明可以从周围空气中捕获半伏特电压。这足够操作基本的传感器了。废热也是另一个可能的来源:研究人员正在研究将数据中心等多余的热量转化为光,然后将其转化为电能的方法。

其他角度还包括通过更高效的芯片或精简的无线通信硬件来降低能源消耗。其他寄生技术也在试验中。其中包括将现有的无线噪音转化为数据载体。它的效率很高,因为我们不需要为无线电收发机制造那么多的能量——载波已经存在了。

在宾夕法尼亚州立大学的工作中,也可能存在不太明显的好处。

普里亚说:“众所周知,如果你把很多功能自动化,实际上可以大大提高能源效率。”建筑物是美国最大的电力消耗者之一。因此,即使是能源消耗下降百分之几,也可以代表或转化为兆瓦的节能。传感器将使这些控制自动化成为可能,这项技术是为这些传感器供电的一种现实方式。”

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