را با پیشرفت فناوری اینترنت اشیا، این سوال که چگونه می توان این دستگاه ها را تامین کرد، به ویژه در مکان هایی که منابع الکتریکی قابل اعتماد کمیاب هستند، چالش مهمی را مطرح می کند.
محققان کالج مهندسی دانشگاه یوتا پیشگام شکل جدیدی از باتری هستند که می تواند به حل این معضل کمک کند. راه حل، که در مرحله اثبات مفهوم است، به شکل یک سلول پیرو الکتروشیمیایی (PEC) است.
این دستگاه یکپارچه که توسط استادان مهندسی مکانیک Roseanne Warren و Shad Roundy ساخته شده است، انرژی حرارتی محیط را جمع آوری کرده و آن را به انرژی الکتروشیمیایی ذخیره شده تبدیل می کند. این به طور موثر یک ابرخازن یا باتری ایجاد می کند که می تواند برای کاربردهای IoT و حسگر ایده آل باشد.
سطوح پایین انرژی
این دستگاه با شارژ شدن با تغییرات دمای محیط کار می کند، چه در داخل وسیله نقلیه، یک هواپیما یا حتی در زیر خاک در یک محیط کشاورزی قرار گیرد.
وارن گفت: "ما در مورد سطوح بسیار پایین برداشت انرژی صحبت می کنیم، اما توانایی داشتن حسگرهایی که می توانند توزیع شوند و نیازی به شارژ مجدد در میدان ندارند، مزیت اصلی است. ما فیزیک اولیه آن را تحلیل کردیم و دریافتیم که می تواند با افزایش دما یا کاهش دما، بار تولید کند.
در حالی که سلول‌های خورشیدی می‌توانند منبع انرژی جایگزینی برای دستگاه‌های IoT باشند، اما این موارد کاربردی اغلب مشکلاتی را ایجاد می‌کنند. راندی گفت: «در بسیاری از محیط‌ها، با دو مشکل مواجه می‌شوید. یکی این که به مرور زمان کثیف می شود. سلول های خورشیدی باید تمیز نگه داشته شوند. پس در این نوع برنامه ها کثیف می شوند و قدرت آنها کاهش می یابد. و سپس برنامه های زیادی وجود دارد که در آنها نور خورشید در دسترس نیست. به عنوان مثال، ما روی سنسورهای خاک کار می کنیم که درست زیر سطح بالایی خاک قرار می دهیم. قرار نیست نور خورشید دریافت کنی.»
با استفاده از یک ماده کامپوزیت پیروالکتریک ساخته شده از پلی وینیلیدین فلوراید متخلخل (PVDF) و نانوذرات تیتانات باریم به عنوان جداکننده در یک سلول الکتروشیمیایی، خواص الکتریکی دستگاه با گرم شدن یا سرد شدن تغییر می کند. این عمل پلاریزاسیون جداکننده پیروالکتریک را اصلاح می کند. این تغییر دما به نوبه خود یک میدان الکتریکی در سلول ایجاد می کند، یون ها را به اطراف حرکت می دهد و به سلول اجازه می دهد انرژی را ذخیره کند.
با وجود تولید تنها 100 میکروژول در هر سانتی متر مربع از یک چرخه گرمایش/سرمایش، این می تواند برای نیازهای برخی از برنامه های اینترنت اشیا کافی باشد.
این مطالعه که توسط بنیاد ملی علوم تامین شده است، جلد 21 مارس مجله انرژی و علوم محیطی است که توسط انجمن سلطنتی شیمی منتشر شده است.
ارسال نظر