Генератор статического электричества собирает до 1 мВт мощности

14.01.2016

Georgia Tech создала устройство сбора энергии, источником которого является статическое электричество, вырабатываемое при контакте двух специальных материалов.

Georgia Tech создала устройство сбора энергии, источником которого является статическое электричество, вырабатываемое при контакте двух специальных материалов. Для оптимизации процесса извлечения энергии применяется согласующий импеданс DC/DC-преобразователь.

Для генерирования энергии используется так называемый трибоэлектрический процесс. Инженеры компании Georgia Tech использовали контакт и разделение алюминиевой фольги с плёнкой из фторированного этилен-пропилена. Такое действие получило название «контакт-сепарации». Тонкое медное покрытие, нанесённое на обратную сторону полимера, служит в качестве второго электрода.

С использованием каптоновой плёнки в качестве подложки была создана зигзагообразная структура из 10–15 генерирующих ячеек, подключенных последовательно и активируемых при помощи одного общего усилия. Пружинистая плёнка возвращает структуру в исходное состояние, когда сила не действует. Размеры подобного 10-слойного генератора составляют 5,7 х 5,2 х 1,6 см, вес – 30 г. Около 2 мкКл заряда с напряжением 700 В выделяется при каждом физическом цикле устройства.

Для согласования высоковольтного и высокоимпедансного источника с низковольтной и низкоимпедансной нагрузкой применяется 2-контурный преобразователь питания. В первичном контуре выход генератора с переменным током выпрямляется через диодный мост. Как только конденсатор заряжается до порогового напряжения (~200 В, в зависимости от входного импеданса), активируется вторичный контур.

Второй контур выполнен по схеме обратноходового понижающего преобразователя, в котором конденсатор связан через переключатель с первичной катушкой, преобразующей энергию конденсатора в магнитное поле. Далее, когда конденсатор разряжен, управляющая цепь разъединяет переключатель первичной катушки и включает переключатель вторичной катушки, забирающей энергию с первой, и передающей её на выходной конденсатор.

Генератор из 15 слоёв, управляемый рукой с частотой 1–2 Гц способен поддерживать напряжение 6,4 В на нагрузке (резисторе) 39 кОм (1 мВт). За счёт согласования импеданса выходного конденсатора с импедансом трибоэлектрического генератора КПД системы вырастает с 1 % до 60 %. Генератор не подвержен влиянию влаги, после 200 тыс. рабочих циклов появляются лишь небольшие признаки износа – это преимущество «контакт-сепарации» перед трением.



Наши новости один раз в неделю на ваш емайл
Подписаться на почтовую рассылку / Авторам сотрудничество
Золотая осень в ТМ Электроникс



Всё для радиолюбителя - Схемы цифровых и аналоговых устройств, статьи, журналы и книги, софт. Форум.
Схемы цифровых и аналоговых устройств, статьи, журналы и книги, софт. Форум.
Подписаться на новости

Хотите интересные новости электроники? Подпишитесь на рассылку наших новостей.


Новости электроники

Еще новости

В архив даташитов сегодня добавили