Die Zukunft der kostenlosen, tragbaren Energie: Tragbare Technologie, die Ihre Geräte mit Strom versorgt, während Sie sich bewegen
Kleine, flexible Generatoren, die Bewegung in Strom umwandeln, könnten dank eines Durchbruchs in der Energy-Harvesting-Technologie bald die Zukunft kostenloser und unbegrenzter Energie sein.
Wissenschaftler der Loughborough University und der University of Surrey haben ein einzigartiges Gerät entwickelt, das auf triboelektrischen Nanogeneratoren (TENGs) basiert, die aus Bewegung Strom erzeugen – ähnlich wie statische Elektrizität erzeugt wird.
Bisher war die Verwendung von TENGs mit vielen alltäglichen elektronischen Geräten nicht kompatibel, da sie keinen konstanten Strom erzeugen können.
Nun, ein Team von Forschern, angeführt von Dr. Ishara Dharmasena, von Loughborough Schule für Maschinenbau, Elektrotechnik und Fertigungstechnikhaben in Zusammenarbeit mit dem Advanced Technology Institute der University of Surrey einen Weg gefunden, Gleichstrom (DC) aus einem einzigartigen TENG-Design zu erzeugen, wodurch ein stetiger Stromfluss entsteht und das Potenzial für reale Anwendungen eröffnet wird.
Er sagte: „Triboelektrische Nanogeneratoren sind effektiv kleine, flexible und manchmal dehnbare Energiegeneratoren, die Bewegungen in unserer Umgebung wie menschliche Bewegungen, Maschinenvibrationen, Fahrzeugbewegungen, Wind- und Wellenenergie in Elektrizität umwandeln.
„Sie sind äußerst vielseitig und können in einer Vielzahl von Formen, Gewichten und Größen konstruiert werden – von wenigen mm2 bis zu mehreren m2.
„Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Energiegewinnungsmethoden wie piezoelektrischen oder elektromagnetischen Geräten, die schwere und sperrige Komponenten, toxische Materialien und starre Strukturen enthalten, können TENGs aus kostengünstigen, leichten, ungiftigen und flexiblen Materialien hergestellt werden.
„Zu den potenziellen Anwendungen gehören tragbare und implantierbare Elektronik der nächsten Generation, intelligente Textilien, medizinische Geräte, IoT (Internet of Things) und 5G-bezogene Sensoren, intelligente Bürgersteige, intelligente Böden, Mobiltelefone und Tablets.“
TENGs bestehen aus dielektrischen Materialien wie Kunststoffen, die sich statisch aufladen, wenn sie aneinander reiben.
Wenn sich diese geladenen Materialien in einem TENG hin und her bewegen, erzeugen sie ungleichmäßige, unverzögerte elektrische Wechselstromsignale (AC).
Der Strom wird dann weiter verarbeitet und in einer Batterie oder einem Kondensator gespeichert, um bei Bedarf verwendet zu werden.
Daher erzeugt ein typischer TENG während seines Betriebs scharfe positive und negative Stromspitzen.
Dr. Dharmasena sagte: „Bei unserer neuen Technologie beinhaltet die Umwandlung des Wechselstroms in einen direkten Strom eine Phasenverschiebung.“
„Bei dieser Technologie wird eine Anordnung von TENG-Einheiten (Polen) als einzelnes Gerät verwendet, wo sie systematisch erregt werden, um eine Phasendifferenz zwischen ihren Ausgängen zu erhalten.
„Diese systematische Anregung wird durch ihre Geometrie und räumliche Anordnung erreicht.
„Die Ausgänge mit unterschiedlichen Phasen werden dann überlagert, um das endgültige DC-Ausgangssignal zu erhalten.
„In der Veröffentlichung haben wir die Anwendbarkeit dieser Technologie demonstriert, indem wir eine Reihe von LED-Leuchten und einen Fotodetektor kontinuierlich eingeschaltet haben.
„Diese neue Erfindung überwindet eine der kritischsten Herausforderungen der TENG-Technologie und wird unzählige Echtzeit-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch in tragbarer Elektronik ermöglichen, wie z Energiequelle."
Kleine, flexible Generatoren, die Bewegung in Strom umwandeln, könnten dank eines Durchbruchs in der Energy-Harvesting-Technologie bald die Zukunft kostenloser und unbegrenzter Energie sein.
Wissenschaftler der Loughborough University und der University of Surrey haben ein einzigartiges Gerät entwickelt, das auf triboelektrischen Nanogeneratoren (TENGs) basiert, die aus Bewegung Strom erzeugen – ähnlich wie statische Elektrizität erzeugt wird.
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Bisher war die Verwendung von TENGs mit vielen alltäglichen elektronischen Geräten nicht kompatibel, da sie keinen konstanten Strom erzeugen können.
Nun, ein Team von Forschern, angeführt von Dr. Ishara Dharmasena, von Loughborough Schule für Maschinenbau, Elektrotechnik und Fertigungstechnikhaben in Zusammenarbeit mit dem Advanced Technology Institute der University of Surrey einen Weg gefunden, Gleichstrom (DC) aus einem einzigartigen TENG-Design zu erzeugen, wodurch ein stetiger Stromfluss entsteht und das Potenzial für reale Anwendungen eröffnet wird.
Er sagte: „Triboelektrische Nanogeneratoren sind effektiv kleine, flexible und manchmal dehnbare Energiegeneratoren, die Bewegungen in unserer Umgebung wie menschliche Bewegungen, Maschinenvibrationen, Fahrzeugbewegungen, Wind- und Wellenenergie in Elektrizität umwandeln.
„Sie sind äußerst vielseitig und können in einer Vielzahl von Formen, Gewichten und Größen konstruiert werden – von wenigen mm2 bis zu mehreren m2.
„Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Energiegewinnungsmethoden wie piezoelektrischen oder elektromagnetischen Geräten, die schwere und sperrige Komponenten, toxische Materialien und starre Strukturen enthalten, können TENGs aus kostengünstigen, leichten, ungiftigen und flexiblen Materialien hergestellt werden.
„Zu den potenziellen Anwendungen gehören tragbare und implantierbare Elektronik der nächsten Generation, intelligente Textilien, medizinische Geräte, IoT (Internet of Things) und 5G-bezogene Sensoren, intelligente Bürgersteige, intelligente Böden, Mobiltelefone und Tablets.“
TENGs bestehen aus dielektrischen Materialien wie Kunststoffen, die sich statisch aufladen, wenn sie aneinander reiben.
Wenn sich diese geladenen Materialien in einem TENG hin und her bewegen, erzeugen sie ungleichmäßige, unverzögerte elektrische Wechselstromsignale (AC).
Der Strom wird dann weiter verarbeitet und in einer Batterie oder einem Kondensator gespeichert, um bei Bedarf verwendet zu werden.
Daher erzeugt ein typischer TENG während seines Betriebs scharfe positive und negative Stromspitzen.
Dr. Dharmasena sagte: „Bei unserer neuen Technologie beinhaltet die Umwandlung des Wechselstroms in einen direkten Strom eine Phasenverschiebung.“
„Bei dieser Technologie wird eine Anordnung von TENG-Einheiten (Polen) als einzelnes Gerät verwendet, wo sie systematisch erregt werden, um eine Phasendifferenz zwischen ihren Ausgängen zu erhalten.
„Diese systematische Anregung wird durch ihre Geometrie und räumliche Anordnung erreicht.
„Die Ausgänge mit unterschiedlichen Phasen werden dann überlagert, um das endgültige DC-Ausgangssignal zu erhalten.
„In der Veröffentlichung haben wir die Anwendbarkeit dieser Technologie demonstriert, indem wir eine Reihe von LED-Leuchten und einen Fotodetektor kontinuierlich eingeschaltet haben.
„Diese neue Erfindung überwindet eine der kritischsten Herausforderungen der TENG-Technologie und wird unzählige Echtzeit-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch in tragbarer Elektronik ermöglichen, wie z Energiequelle."
Das Papier, Triboelektrische Nanogeneratoren im Gleichstromkontaktmodus durch systematische Phasenverschiebung, wurde kürzlich in der Zeitschrift Nano Energy veröffentlicht.
