科学家称,获取环境能源将为物联网提供动力

在电子设备周围自然存在的磁场可以被转移并转换成电能,为物联网提供动力。

思想库

研究人员称,利用电能自然产生的环境磁场应该被捕获、转移并转换为物联网传感器的能量。

“就像阳光是我们试图获取的一种免费能源一样,磁场也是,”宾州州立大学材料科学与工程教授、负责研究的副校长沙尚克·普里亚(Shashank Priya)在一份发表的声明中说在该大学的网站上。“这种无处不在的能量存在于我们的家庭、办公室、工作场所和汽车中。它无处不在,我们有机会收集这些背景噪音,并将其转化为可用的电力。”

在工厂、家庭和办公室里常见的电线、电脑和照明设备周围,电力会产生微小的磁场。学者们认为,如果利用这些能量,就可以为传感器和小型数据发送无线电提供动力。宾州州立大学正试图为物联网设计环境功率接收器。

材料科学

宾州州立大学的研究小组已经取得了一些成功。目前正在测试的是一种约1.5英寸长的超薄实验装置。研究人员称,把这种捕捉装置放在普通电器周围或上面确实能产生电力。关键是把设备放在磁场最强的地方。在一项实验中,研究人员能够产生足够的电力来运行180个LED照明阵列,设备放置在距离空间加热器约4英寸的地方。在8英寸,该设备产生的电力足以运行一个时钟。

“这些结果为集成传感器和无线通信系统的可持续供电提供了重大进展,”宾夕法尼亚州立大学助理研究教授、该研究的联合第一作者Min Gyu Kang说。

电和磁总是并驾齐驱的。磁性是由移动的电荷产生的。正是这种运动产生了磁场。这就是为什么低强度磁场通常表现在电线上,例如,电流沿着电缆移动。

在这种情况下,科学家们将由移动的电流引起的磁场转换成单独的电流。他们用材料科学把两种材料结合起来。其中一种材料是磁致伸缩器,它将磁场转换成产生应力的振动。另一种材料是压电材料,它能捕捉振动并将能量转化为电能。

如何为传感器供电

利用杂散磁场产生可用电力只是为物联网供电的一种尝试。如何为数以百万计,甚至可能是数十亿计的环境、工厂流程和其他传感器提供电力,这些传感器预计将随着物联网的起飞而投入使用,目前还不得而知。

电池是有限制的——例如,它们需要更换或充电。环境湿度是一种可能性最近写了。科学家称,在这种情况下,生物电子学已经被证明可以从周围空气中捕获半伏特的电流。这足以操作基本的传感器。废热也是另一个可能的来源:研究人员探索转换多余热量的方法例如在数据中心中发现的,变成光,然后把光变成2020欧洲杯预赛电。

其他角度还包括通过更高效的芯片或精简的无线通信硬件来降低能源消耗。其他寄生技术也在尝试中。它们包括将现有的无线噪声转化为数据载体。它是高效的,因为人们不需要为无线电收发器制造那么多的能量——运营商已经存在了。

就宾州州立大学的研究而言,可能也存在不那么明显的好处。

普里亚说:“在建筑物中,大家都知道,如果你把许多功能自动化,你实际上可以大大提高能源效率。”“建筑是美国最大的电力消耗者之一。2020欧洲杯夺冠热门因此,即使能源消耗下降几个百分点,也可以代表或转化为兆瓦的节省。传感器将使这些控制自动化成为可能,而这项技术是为这些传感器供电的一种现实可行的方式。”

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