В попытке разработать источник питания, который является компактным, экологически чистым, и имеет неограниченный срок службы, группа исследователей из Сингапура изготовила собирающее энергию устройство, генерирующее электричество из тепла тела или среды, в которой есть разница температур. Это устройство, называемое термоэлектрическим генератором, присоединяется к телу и генерирует выходную мощность в несколько микроватт, которые могут оказаться полезными для питания имплантированного медицинского оборудования и беспроводных датчиков.
Исследователи, Джи Се (Jin Xie) и Ханху Фэнг (Hanhua Feng) из фирмы A * STAR, Сингапурского агентства по науке , технологиям и исследованиям при правительстве, вместе с Ченкуо Ли (Chengkuo Lee) из Национального университета Сингапура, опубликовали свое исследование в одном из недавних выпусков журнала микроэлектромеханических систем (MEMS ).
Генератор состоит из чипов размером 1 х 1 см² , который содержит более 30000 термопар. Термопары, при расположении в группы, называемые термобатареями, при обнаружении разницы температур между горячим и холодным узлом, создают напряжение. При разности температур 5K, устройство может генерировать напряжение 16,7 вольт и мощностью до 1,3 мкВт. Ученые надеются, что будущие улучшения в устройстве помогут увеличить мощность до нескольких микроватт. Собрав эту энергию в течении времени, она может быть использована, чтобы продлить срок жизни батареи электронных устройств , таких как датчики давления, а также утилизации тепла от устройств во время эксплуатации. При питании медицинских имплантатов владельца, эта технология позволит пациентам избежать дорогостоящих замен батарей.
Хотя подобные устройства ранее были разработаны генерировать электричество из тепла тела , новый генератор энергии имеет несколько усовершенствований, которые повышают общую эффективность использования энергии. Например, исследователи включили вакуумных полостей, аккумулирующий слой и периферической полость, которые направлены на увеличение разницы температур между стороной, которой генератор касается тела и боковыми сторонами,которые соприкасаются с окружающей среды - воздухом (охладителем). Чем больше разница температур между двумя сторонами генератора, тем больше напряжение.
"Преимущества: первое - вакуум в верхней и нижней полости создает максимальную разность температур между двумя спаи термопар; второе - слой тепла на холодной стороне устройства эффективно рассеивает тепло на холодной стороне для устройства в воздух атмосферы; третье - периферическая полость, чтобы перекрыть тепло из окружения кремниевой подложки, так что холодные спаи термопар на краю на корпусе устройства области не соприкасаются с теплом, поступающего из окружения кремния, "Се объяснил PhysOrg.com.
Се добавляет,что еще одним преимуществом новых термоэлектрических генераторов энергии является то, что он CMOS-совместимый и может быть изготовлен на существующих CMOS производственных линиях. Эта функция позволяет генератор на чипе служить источником питания с автономным питанием и CMOS MEMS устройств, которые отличаются низким потреблением электроэнергии.
Дополнительная информация: "Проектирование, изготовление, и характеристика CMOS MEMS основе термоэлектрических генераторов державы." Журнал микроэлектромеханических систем, Vol. 19, No. 2, April 2010. 19, № 2, апрель 2010.
Источник: patent.ucoz
|
