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品茗,设计的快乐

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从事智能建筑系统方案、设计规划(包括方案创意、初步设计、深化施工图设计),已完成设计作品:廊坊(香港)嘉仕丽数码、北京奥体中心、内蒙古体育馆、内蒙古广播电视传媒信息大楼、内蒙古博源大酒店、内蒙古电子信息职业技术学院等. 资料共享:http://yunpan.cn/cfYFAHYabFBQ4 (提取码:41fa) 楼宇自控资料:http://yunpan.cn/cfYFHxd7jcMLR (提取码:dd78)

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几种能量采集器  

2014-10-05 10:21:45|  分类: 技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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关键字:能量采集  电源管理IC  能量采集器  超级电容器 


随着能源效率议题越来越受到电子设备制造商的重视,研究人员们提出了各种能量采集的创新方式,包括从环境中的声音振动、踩踏脚步,甚至是空气中的电磁场都能采集到所需的能量。

虽然目前提出的能量采集装置中有许多仍处于实验阶段,或者只针对特定目的,但有些装置已经商用化上市了。从富士通(Fujitsu)与MicroGen等公司推出的能量采集器可看出,透过采集日常生活环境中的阳光与振动,就能为电子产品设备与电池供电

透过本文整理的图集,看看目前有哪些创新的能量采集方式,有些甚至还能从一些令你意想不到的来源采集到能量呢!也许,你也能发挥创意,想想看在我们的生活周遭还有哪些来源可加以利用变成电源?

一、利用共振原理(机械能)采集能源

MicroGen的Bolt能量采集器,能够透过转化环境机械振动成为电能,并经由内建先进薄膜电池或超级电容器以及电源管理IC的能量采集板储存电能后,像电池一样地供电。Bolt以压电式MEMS从环境振动中产生能量。这些振动导致该装置来回移动,形成一种电流以产生储存于电容器或充电电池的能量。这款能量采集器可用于为广泛的电子产品充电,包括无线传感器以及可充电电池。

能量采集器 - 午夜天使 - 品茗,设计的快乐
 
二、复合式能量采集
富士通设计出一款复合式能量采集器,可从光与热两种不同的来源获得能量。这种可复合的性能也为开发出不必只依赖一种电能来源的更可靠且灵活的能量采集装置铺路。为了打造这款采集器,富士通开发出一种适用于采集光电与热能的有机材料,这种有机材料具备更高效率,在光电模式时甚至可产生来自于室内灯光,而在热电模式时则可从热产生电源。根据富士通公司表示,由于这种有机材料及其制程成本低廉,因而能降低量产成本。这种能源采集器适于各种应用,包括为传感器网络与医疗设备供电

 

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 富士通光热复合式能量采集器(来源:Fujitsu)

三、振动能源采集

密西根大学的研究人员已经开发出一款以人类心跳作为能量来源的能量采集器,它可用于为起搏器供电。通常植入起搏器的人必须每十年进行手术更换电池,但透过这款能量采集器,就能为植入式的起搏器持续使用,而不必再进行手术定期更换电池。内建于标准起搏器中的这款发电装置大约是目前电池大小的三分之二。在正常的情况下,这款能量采集器可产生一个起搏器所需能量的20倍。

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植入式起搏器供电设计的能量采集器(来源:University of Michigan)

四、运动腕带为内建传感器充电

丹麦Danfoss PolyPower公司开发出一款名为“stretch sensor”的运动腕带,能够在使用者进行运动或从事体育活动时采集能量,所采集的能量可为腕带中的传感器供电,为用户提供有关其运动的信息至无线设备上。该公司表示,这款穿载式的腕带有助于用户改善在运动中的表现,让他们在跑步时知道自己的步伐,或协助用户在打高尔夫球时确认挥杆的手肘角度是否正确。此外,这款具弹性的传感器还能用于其它应用中,例如测试混凝土钢架的结构是否正常或测试地下储存室的压力以采集风能。Danfoss还表示,这项技术未来将用于从海洋波浪中采集能量,该公司目前正致力于开发可实现这一目标的材料。

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stretch sensor运动腕带为内建传感器充电

五、磁场采集能量

德国学生Dennis Siegel设计了一款能量采集器,可从空气中电磁场采集能量,为小型电池与电子产品充电。Dennis Siegel目前在德国不来梅大学主修数字媒体,他表示,无所不在的电磁场十分适合用于能量采集。为了有效加以利用,他建置了一款可导入电磁场采集能量的装置,然后储存在一般的电池中,就能为小型电池充电。Dennis Siegel的个人网页中详细说明了如何用这一设备从电源线、移动设备以及各种家电中采集能量。

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有磁场就“来电”──Dennis Siegel的小型充电装置可将电磁场变成供电来源。(来源:Dennis Siegel)

六、脚步中采集能量

伦敦新创公司Pavegen开发出95%由回收轮胎制造的新型地砖,能够从人们踩踏的脚步中采集能量并转化为电能。在去年举行的伦敦奥运期间,通往Olympic Park的地铁站外就安装了这种地砖,每晚都能为路灯供电达五个小时。透过从行人踩踏的脚步中采集能量后储存在地砖中,并转化为连续脉冲电源。每一踩踏脚步转化后可产生约12Vdc的能量,并能转化成高达8W的动能。该公司CEO与创办人Laurence Kemball Cook期待有朝一日这种地砖也能和一般楼面地砖的价格一样低廉与普及。

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 新型地砖从行人踩踏脚步中撷取能量,为路灯供电(来源:Pavegen)

七、足球被踢出或抛开时采集所产生的动能
纽约新创公司Uncharted Play开发出一款称为SOCCKET的足球原型,可在足球被踢出或抛开时采集所产生的动能,并将能量储存在足球内建的电池中备用。该设计可用于开发中国家一些常常缺乏足够照明电力的地区。SOCCKET采用柔软的塑料制成,触感就和足球一样,足球内部还建置了一款可随足球动作摇摆的能量采集器。透过内部电路板将动能转化为电能后,再储存于电池中,即可用于小型电子产品中。踢抛SOCCKET足球半小时的时间大约可维持至少三小时的灯光照明。

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SOCCKET让你边踢足球边发电
八、席贝克效应”(Seebeck effect)能源采集

 维也纳研究人员们设计出一种可从飞机的起降中采集能量、而为附在机身上的传感器充电的方法,以用于监测并收集飞机结构健康状况等资讯。维也纳科技大学的科学家们与EADS Innovation Works共同合作,利用飞机起飞和着陆时的机身温差,开发出一种热电能量采集器。为了实现这一目的,研究人员们利用“席贝克效应”(Seebeck effect)──两种温度不同的导电材料在同一触点交会时产生电压差。以水为基础的过程用于打造出能量采集器。研究人员们解释,水在飞机起飞时凝结成冰,而其冷却下来的速度比机身慢,因而产生了电荷。反之,在飞机着陆时,机身温度则比机舱更暖和些。

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维也纳科学家利用飞机起降温差,为传感器充电(来源:Vienna University of Technology)

 

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