Un nou mod de a colecta câmpurile magnetice rătăcite

„La fel cum lumina soarelui este o sursă gratuită de energie pe care încercăm să o recoltăm, la fel sunt și câmpurile magnetice”, a declarat Shashank Priya, profesor de știința și ingineria materialelor și vicepreședinte asociat pentru cercetare la Penn State. „Avem această energie omniprezentă în casele, spațiile de birouri, spațiile de lucru și mașinile noastre. Este peste tot, iar acum avem ocazia să recoltăm acest zgomot de fond și să îl transformăm în energie electrică utilizabilă.”

O echipă condusă de oameni de știință de la Penn State a dezvoltat un dispozitiv care furnizează cu 400% mai multă energie în comparație cu alte tehnologii de ultimă generație atunci când are de-a face cu câmpuri magnetice de nivel scăzut, precum cele care se găsesc în casele și clădirile noastre.

Această tehnologie are implicații pentru proiectarea clădirilor inteligente care vor necesita rețele de senzori fără fir, autoalimentate, pentru a efectua activități precum monitorizarea energiei și a modelelor de funcționare și a sistemelor de control de la distanță.

„Este cunoscut faptul că, dacă automatizați o mulțime de funcții în clădiri, puteți îmbunătăți semnificativ eficiența energetică”, a declarat Priya. „Clădirile sunt unul dintre cei mai mari consumatori de energie electrică din Statele Unite. Chiar și o scădere cu câteva procente a consumului de energie poate reprezenta sau se poate traduce în megawați de economii. Senzorii fac posibilă automatizarea acestor controale, iar această tehnologie este o modalitate realistă de a alimenta acești senzori. ”

Cercetătorii au conceput dispozitive subțiri ca hârtia, cu o lungime de aproximativ 2,5 cm, care pot fi amplasate pe sau în apropierea dispozitivelor, luminilor sau cablurilor de alimentare, acolo unde câmpurile magnetice sunt cele mai puternice. Aceste câmpuri se disipă rapid în direcția opusă sursei de alimentare, spun cercetătorii.

La o distanță de 10 cm de încălzitorul termic, dispozitivul a produs suficientă electricitate pentru a alimenta 180 de segmente LED, iar la o distanță de 10 cm, a fost suficient pentru a alimenta un ceas cu alarmă digital. Cercetătorii și-au prezentat rezultatele în revista Energy and Environmental Science.

„Aceste rezultate oferă un progres semnificativ în ceea ce privește energia durabilă pentru senzorii integrați și sistemele de comunicații fără fir”, a declarat Min Gyu Kang, profesor asistent de cercetare la Penn State University și coautor al studiului.

Cercetătorii au folosit o structură compozită care a stratificat împreună două materiale diferite. Unul dintre materiale este magnetostrictiv, care transformă un câmp magnetic într-o tensiune, iar celălalt este piezoelectric, care transformă o tensiune sau o vibrație într-un câmp electric. Această combinație permite dispozitivului să transforme câmpul magnetic într-un curent electric.

Dispozitivul are o structură de grindă cu un capăt închis și celălalt capăt care vibrează liber ca răspuns la câmpul magnetic aplicat. Cercetătorii spun că un magnet montat la capătul liber al fasciculului amplifică mișcarea și contribuie la creșterea producției de electricitate.

„Frumusețea acestei cercetări este că folosește materiale familiare, dar propune o nouă arhitectură pentru a maximiza conversia câmpului magnetic în electricitate”, a declarat Priya. „Acest lucru permite obținerea unei puteri ridicate pentru câmpuri magnetice cu amplitudine redusă”.