Skip to main content

De self-charging piezoelectric power cell van Georgia Tech kan 5x meer energie winnen uit voetstappen

Een team van onderzoekers van het Georgia Institute of Technology heeft een zelfladende krachtcel ontwikkeld die mechanische energie direct in chemische energie kan omzetten. De cel slaat vervolgens de stroom op totdat deze wordt vrijgegeven als elektrische stroom. De alles-in-één piëzo-elektrische vermogenscel elimineert in essentie de noodzaak om mechanische energie om te zetten in elektrische energie voor het opladen van een batterij, omdat de nieuwe hybride generator / opslagcapaciteit efficiënter mechanische energie gebruikt dan systemen die afzonderlijke generatoren en batterijen gebruiken.

De cel is gebaseerd op een piëzo-elektrisch membraan - wanneer er mechanische druk op wordt uitgeoefend, worden lithiumionen van de ene kant van de cel naar de andere gedreven. Nadat de lithiumionen door het gepolariseerde membraan zijn gedreven, worden ze direct opgeslagen als chemische energie met behulp van een elektrochemisch proces.

De druk die nodig is om het membraan aan te drijven, kan iets eenvoudigs zijn als de compressiekracht van een schoenhak, zodat een persoon de cel eenvoudig kan bekrachtigen door gewoon te lopen. Tot nu toe genereert de stroomcel van het team voldoende stroom om een ​​kleine rekenmachine van stroom te voorzien, maar ze verwachten in de nabije toekomst haar capaciteit te vergroten.

"Mensen zijn gewend om elektrische opwekking en opslag te beschouwen als twee afzonderlijke bewerkingen in twee afzonderlijke eenheden," zei Zhong Lin Wang, een regent-professor aan de School of Materials Science and Engineering aan het Georgia Institute of Technology. "We hebben ze samengebracht in een enkele hybride eenheid om een ​​zelfladende krachtbron te creëren, waarmee een nieuwe techniek voor ladingconversie en opslag in één geïntegreerde eenheid wordt gedemonstreerd."

Tot dusverre hebben Wang en zijn onderzoeksteam meer dan 500 van de krachtcellen gebouwd en getest. Ze geloven dat de generator / opslagcel maar liefst vijf keer efficiënter zal zijn in het omzetten van mechanische energie in chemische energie dan in een twee-cellig generator / opslagsysteem.

"Door het verpakkingsmateriaal te verbeteren, verwachten we dat de algehele efficiëntie zal verbeteren," zei hij. "De hoeveelheid energie die daadwerkelijk de cel ingaat, is in dit stadium relatief klein, omdat er zoveel wordt verbruikt door de schaal."

"Op een dag zouden we een stroompakket klaar voor gebruik kunnen hebben dat profiteert van deze hybride aanpak," voegde Wang eraan toe. "Bijna alles dat mechanische actie met zich meebrengt, kan de belasting leveren die nodig is om te laden. Mensen die lopen kunnen elektriciteit opwekken terwijl ze bewegen. "

Het onderzoek van het team werd op 9 augustus 2012 in het tijdschrift gemeld Nano Letters. Het project is gefinancierd door het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), de Amerikaanse luchtmacht, het Amerikaanse ministerie van energie, de National Science Foundation en het kennisinnovatieprogramma van de Chinese Academie van Wetenschappen.