Ветер, движение, свет: смарт-устройства научились питаться из воздуха

В эпоху интернета вещей, когда каждое устройство стремится к автономности, научный прорыв открывает новые горизонты в использовании энергии окружающей среды.

Исследователи разработали высокопроизводительный блок управления энергией (energy management unit, EMU), который значительно повышает эффективность электростатических генераторов, используемых в устройствах интернета вещей (Internet of Things, IoT).

Открытие решает проблему высокого сопротивления между электростатическими генераторами и электронными устройствами, тем самым открывая путь к новым возможностям для сбора энергии окружающей среды.

Электростатические генераторы, использующие энергию ветра и движения человека, являются многообещающим решением для питания устройств с низким энергопотреблением в IoT-сетях. Однако до недавнего времени их эффективность снижалась из-за несоответствия импеданса при подключении к электронным устройствам.

a) Схема сбора энергии окружающей среды для питания электронных устройств; b) Структурная схема для сбора энергии ветра; c) Принципиальная схема EMU; d) Отношение максимальной мощности EMU к мощности без EMU

Новый EMU, оснащенный искровым переключателем и понижающим преобразователем, позволил значительно увеличить эффективность преобразования энергии, достигая прямого выходного тока в 79,2 мВт·м^-2·об/с^-1 в роторных электретных генераторах. Кроме того, производительность трибоэлектрических наногенераторов с разделенным контактом увеличилась на 50%, что демонстрирует универсальность нового подхода.

Работа ученых является результатом тщательной оптимизации ключевых компонентов, что привело к значительному повышению эффективности генерации постоянного тока. Авторы исследования отмечают, что их работа представляет собой значительный шаг вперед к практическому применению электростатических генераторов в IoT-устройствах. Оптимизировав EMU, специалисты достигли беспрецедентной эффективности, делая автономные IoT-устройства более жизнеспособными, чем когда-либо.

Такой технологический прорыв не только увеличивает эффективность и надежность IoT-устройств с автономным питанием, но и способствует их широкому внедрению в устойчивых и удаленных приложениях. Разработка знаменует собой новую эру энергетической автономности в сфере Интернета вещей, открывая значительные перспективы в области сбора энергии из окружающей среды для IoT-приложений.