Гибридные энергетические комбайнеры, которые используют тепло и вибрацию одновременно

Схематическая диаграмма модуля гибридного комбайна TEG-PEG, прикрепленного к 3 нагревателям PTC.В верхней части TEG, консольный луч с MFC, который фиксируется через Zig и TEG, прикрепленная к Cu -пластину с тепловой смазкой.(B) TEG (размер 40 мм × 40 мм), состоящий из 127 парных ног 1 мм × 1 мм × 2 мм.(c) Конструкции каждого консольного балка.Каждый кантилевер имеет одинаковый объем и состоит из одного и того же материала (латунь).Кредит: Конверсия энергии и управление (2023).Doi: 10.1016/j.enconman.2023.117774

Сбор источников энергии, таких как тепло, вибрация, свет и электромагнитные волны из повседневных сред, таких как промышленные участки и автомобили и преобразование их в электрическую энергию, известен как сбор энергии.Сбор энергии облегчает питание сегодняшних популярных датчиков IoT и беспроводных устройств, которые расположены в средах, где замена аккумулятора затруднена.

Dr. Hyun-Cheol Song и Dr. Sunghoon Hur of Electronic Materials Research Center в Корейском институте науки и технологии (KIST) разработали гибридную систему сбора энергии, которая увеличивает производство мощности более чем на 50%, комбинируя термоэлектрические и пьезоэлектрические эффекты.Исследование опубликовано в журнале «Конверсия и управление энергией».

Термоэлектрический эффект, который преобразует тепловую энергию с обоих концов устройства в электрическую энергию, имеет низкую эффективность преобразования энергии, а пьезоэлектрический эффект, который преобразует механическую вибрацию в электрическую энергию, имеет высокий импеданс, поэтому энергия не может быть достоверно сбора.

Чтобы преодолеть ограничения одномодовых комбайнов энергии, в прошлом были предложены гибридные комбайны энергии, но в основном они основаны на простом сочетании энергии, генерируемой каждым механизмом.

В ответ исследовательская группа KIST разработала термоэлектрический гибридный гибридный уборщик энергии, который дополняет недостатки термоэлектрических и пьезоэлектрических устройств для создания синергетического эффекта в средах с источниками тепла и вибрациями.

Во-первых, вместо радиатора, которая представляет собой статическую форму с большой площадью поперечного сечения, которая является громоздкой и в контакте с воздухом, был изготовлен консольныйЭто было улучшено более чем на 25%.

Исследователи также предложили гибридную структуру сбора энергии, в которой пьезоэлектрическое устройство типа полимерного типа (MFC) было прикреплено к консольности для генерации дополнительной мощности путем генерации растягивающей и сжатой деформации пьезоэлектрического устройства в качестве кантилевера.

Исследовательская группа успешно применила этот гибридный энергетический сборник, чтобы стабильно управлять коммерческим датчиком IoT (датчик позиционирования GPS, 3 В, 20 МВт), демонстрируя потенциал для будущих датчиков IoT непрерывно работать без питания батареи.

«Это исследование подтверждает, что гибридная система сбора энергии может быть надежно применена к нашей реальной жизни», - сказал доктор Сангун Хур из Киста, который руководил исследованием.

«Мы подтвердили его эффективность в местах, где существует тепло и вибрация вместе, такие как автомобильные двигатели, и в настоящее время планируем построить систему, которая может применяться к заводским средствам или двигателям строительных машин, которые трудно обеспечить питание и диагностировать их состояние по беспроводной сети.. ”

Больше информации: Seung-Bum Kim et al., Синергетический эффект пьезоэлектрической энергии для повышения термоэлектрической мощности: эффективный метод сбора энергии, преобразование и управление энергией (2023).Doi: 10.1016/j.enconman.2023.117774