يمكن أن تشحن الأجهزة الإلكترونية نفسها دون توصيلها بمصدر كهرباء

يمكن للأجهزة الإلكترونية شحن بطارياتها بطرق مختلفة دون توصيلها بمصدر للكهرباء. ما تشترك فيه جميع الطرق المختلفة هو أنها تمتص الطاقة الموجودة في شكل آخر (الحرارة, ضوء, الاهتزازات, موجات الراديو, إلخ) من البيئة الخارجية ومن ثم تحويل الطاقة إلى طاقة كهروكيميائية يتم تخزينها في بطاريات الجهاز. في حين أن هذه الأساليب سليمة علميا وقد تم بالفعل إثباتها بنجاح, فالطاقة التي يتم الحصول عليها من البيئة الخارجية لا تكون في كثير من الأحيان كافية لتكون مفيدة من الناحية العملية. تجري حاليًا أبحاث مكثفة لجعل التقاط الطاقة أكثر كفاءة, وقد بدأ تحقيق اختراقات في هذا المجال. تتوفر بالفعل العديد من الهواتف التي توفر الشحن اللاسلكي. دعونا نلقي نظرة على أنواع الطاقة الرئيسية التي يمكن للجهاز استخدامها لشحن نفسه دون توصيله بالتيار الكهربي.

طاقة شمسية
إن أقدم طريقة لالتقاط الطاقة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية هي على الأرجح التقاط الطاقة الشمسية باستخدام خلية شمسية. الآلات الحاسبة الصغيرة التي تستخدم الخلايا الشمسية للمساعدة في تشغيلها موجودة منذ عقود. الخلايا الشمسية (الخلايا الكهروضوئية) تمتص الضوء العادي وتحوله مباشرة إلى كهرباء باستخدام طبقات من أشباه الموصلات. في حين أن الخلايا الكهروضوئية مفهومة جيدًا ومنشأة تجاريًا في هذه المرحلة, هناك عدة عيوب في استخدام الخلايا الكهروضوئية لإعادة شحن جهاز إلكتروني محمول. العيب الرئيسي هو أن عملية تحويل الضوء إلى كهرباء من الخلايا الكهروضوئية غير فعالة. ومع ذلك، فقد تم تحقيق تطورات حديثة تعمل على تعزيز الكفاءة, والأبحاث المكثفة مستمرة لمواصلة زيادة الكفاءة. العيب الآخر هو أنه بالنسبة لمستويات الإضاءة النموذجية, لا يحتوي الضوء على الكثير من الطاقة في البداية. للخلايا الشمسية التقليدية لتوفير طاقة انتاج معقولة, يجب أن تكون كبيرة الحجم, الخروج في ضوء الشمس المباشر لفترة طويلة, وموجهة نحو الشمس. لا تعتبر أي من هذه الشروط عملية للغاية بالنسبة للهاتف الخلوي الذي تحتفظ به في جيبك أو يدك معظم اليوم.

الطاقة الاهتزازية/الحركية
عندما يتحرك جسم ما أو يهتز, فهو يحتوي على طاقة حركية. إذا توقفت حركة الجسم بالطريقة الصحيحة, ويمكن تحويل هذه الطاقة الحركية إلى كهرباء بدلًا من الحرارة المهدرة المعتادة. تستخدم السيارات الهجينة هذا المفهوم لإعادة الكهرباء إلى البطاريات كلما ضغطت على الفرامل. يتم تحويل الطاقة الحركية للسيارة التي تتحرك للأمام إلى طاقة كهربائية باستخدام مولد مثبت على العجلات, بدلاً من أن تنتهي الطاقة كحرارة ضائعة في تيل الفرامل. لجهاز محمول باليد, وأهم طاقة حركية يمكنه الوصول إليها هي الصدمات والتصادمات المنتظمة التي يتعرض لها الجهاز أثناء التجول وحمل الجهاز في جيبك. الأبحاث مستمرة لجعل التقاط الطاقة الحركية عمليًا وفعالًا. على سبيل المثال, أظهر تشونغ لين وانغ وجينهوي سونغ تحويل الطاقة الاهتزازية إلى طاقة كهربائية باستخدام مصفوفات الأسلاك النانوية الكهرضغطية. تتمتع البلورات الكهرضغطية بخاصية مثيرة للاهتمام عند الضغط عليها, أنها تنتج كمية صغيرة من الكهرباء. عادة, كمية الطاقة التي يتم التقاطها من خلال التأثير الكهرضغطي صغيرة جدًا لتشغيل الجهاز, لكن التطورات الحديثة في الهياكل النانوية تعمل على تعزيز كفاءتها.

طاقة حرارية
يمكن التقاط الحرارة المحيطة في البيئة الطبيعية وتحويلها إلى كهرباء. هناك طرق عديدة للقيام بذلك, لكن المفهوم الأساسي هو تحويل الحركة الحرارية العشوائية للأيونات أو الإلكترونات إلى حركة شحن أكثر تنظيمًا, الذي يشكل تيارا كهربائيا. غالبًا ما يتم تنفيذ هذا التحويل عن طريق وضع طبقات من المواد المختلفة ذات الخصائص الحرارية والكهربائية المختلفة. على سبيل المثال, الباحثون غوان تاي, زيهان شو, وقد أثبت جينسونغ ليو مؤخرًا تحويل الحرارة إلى كهرباء باستخدام الطبقة الأيونية التي تتشكل بين السيليكون والنحاس.(II) محلول كلوريد.

موجات الراديو والحث الكهرومغناطيسي
جميع الموجات الكهرومغناطيسية تحمل الطاقة. عادة, موجات الراديو المحيطة بنا قوية بما يكفي لتحمل الإشارة (مثل إشارة الهاتف الخليوي), ولكنها ضعيفة جدًا بحيث لا يمكنها توفير طاقة كبيرة للجهاز. باستخدام موجات راديو أكثر كثافة, يمكن إرسال الطاقة لاسلكيًا بمستويات طاقة كبيرة إلى الجهاز. يشتهر نيكولا تيسلا بأبحاثه الرائدة في نقل الطاقة لاسلكيًا في تسعينيات القرن التاسع عشر. في مثل هذا النهج, موجات الراديو المحيطة من الصخور, الأشجار, النجوم, وما إلى ذلك ليست قوية بما يكفي لتوفير الطاقة. في حين أن, هناك حاجة إلى جهاز إرسال طاقة مخصص لإنشاء موجات الراديو المكثفة, والذي يمكن اعتباره عيبًا. علاوة على ذلك, إذا تم استخدام جهاز إرسال راديو بسيط على الطاولة, يجب أن يكون الجهاز المراد شحنه في نفس مبنى جهاز الإرسال من أجل التقاط الطاقة الكهرومغناطيسية بكفاءة. قد لا يكون هذا قيدًا شديدًا مثل الاتصال اللاسلكي إشارة أصبحت أجهزة الإرسال مثل أجهزة توجيه WIFI وأبراج الهواتف المحمولة شائعة بالفعل بما يكفي لتوفير الاتصال بالإنترنت مع وجود فجوات قليلة. اللاسلكي قوة يمكن دمج معدات الإرسال في الشبكات اللاسلكية الموجودة إشارة البنية التحتية للنقل. لأن أجهزة إرسال الطاقة اللاسلكية تحتاج فقط إلى الاتصال بمصدر طاقة ولا تحتاج إلى الاتصال بالإنترنت, ويمكن حتى تركيبها في السيارات, قوارب, وفي المناطق النائية. لاحظ أن هناك فرقًا جوهريًا بين موجات الراديو والحث الكهرومغناطيسي. موجات الراديو هي موجات متنقلة ذاتية الانتشار في المجال الكهرومغناطيسي. في المقابل, التأثيرات التحريضية هي اضطرابات كهرومغناطيسية موضعية أكثر ولا تموج, ولكنها لا تزال تحمل الطاقة. من وجهة نظر التكنولوجيا, إن نقل طاقة الموجات الراديوية ونقل الطاقة التعريفي هما نفس الشيء تقريبًا. يتم بالفعل استخدام طرق الشحن بموجات الراديو/الشحن الاستقرائي في العديد من المنتجات التجارية, مثل جوجل نيكزس 4 الهاتف ونوكيا Lumia 920 هاتف.

ائتمان:HTTPS://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/10/17/يمكن للأجهزة الإلكترونية شحن نفسها دون توصيلها بمصدر للكهرباء/