Kan elektroniske enheter lade seg selv uten å være koblet til en strømkilde

Elektroniske enheter kan lade batteriene sine på forskjellige måter uten å være koblet til en strømkilde. Felles for alle de ulike metodene er at de absorberer energi som er i en annen form (varme, lys, vibrasjoner, radiobølger, etc.) fra det ytre miljøet og deretter konvertere energien til elektrokjemisk energi som er lagret i enhetens batterier. Selv om slike metoder er vitenskapelig forsvarlige og allerede har blitt demonstrert, energien som fanges opp fra det ytre miljøet er ofte ikke nok til å være praktisk nyttig. Det pågår for tiden intens forskning for å effektivisere energifangst, og gjennombrudd begynner å bli oppnådd på dette området. Mange telefoner er allerede tilgjengelige som tilbyr trådløs lading. La oss se på hovedtypene energi en enhet kan bruke til å lade seg selv uten å være koblet til.

Solenergi
Den eldste energifangstmetoden som brukes på elektroniske enheter er mest sannsynlig solenergifangst ved hjelp av en solcelle. Små kalkulatorer som bruker solceller for å hjelpe dem med strøm har eksistert i flere tiår. Solceller (solcelleanlegg) absorberer vanlig lys og konverterer det direkte til elektrisitet ved hjelp av lag med halvledere. Mens solceller er godt forstått og kommersielt etablert på dette tidspunktet, det er flere ulemper ved å bruke solceller for å lade opp en håndholdt elektronisk enhet. Den største ulempen er at lys-til-elektrisitet konverteringsprosessen for solceller er ineffektiv. Nylige fremskritt har imidlertid blitt gjort som øker effektiviteten, og intens forskning pågår for å fortsette å øke effektiviteten. Den andre ulempen er den for typiske lysnivåer, lys inneholder ikke så mye energi til å begynne med. For tradisjonelle solceller for å gi rimelig utgangseffekt, de må være store i størrelse, ute i direkte sollys i lang tid, og orientert mot solen. Ingen av disse forholdene er veldig praktiske for en mobiltelefon som du har i lommen eller hånden mesteparten av dagen.

Vibrasjons-/kinetisk energi
Når et objekt beveger seg eller vibrerer, den inneholder kinetisk energi. Hvis objektets bevegelse stoppes på riktig måte, denne kinetiske energien kan omdannes til elektrisitet i stedet for til vanlig spillvarme. Hybridbiler bruker dette konseptet til å sette strøm tilbake i batteriene hver gang du tråkker på bremsen. Den kinetiske energien til bilen som beveger seg fremover blir omdannet til elektrisk energi ved hjelp av en generator på hjulene, i stedet for at energien ender opp som spillvarme i bremseklossene. For en håndholdt enhet, den viktigste kinetiske energien den har tilgang til er de vanlige støtene og støtene enheten opplever når du går rundt og bærer enheten i lommen.. Forskning pågår for å gjøre kinetisk energifangst praktisk og effektiv. For eksempel, Zhong Lin Wang og Jinhui Song demonstrerte konverteringen av vibrasjonsenergi til elektrisk energi ved hjelp av piezoelektriske nanotrådarrays. Piezoelektriske krystaller har den interessante egenskapen at når de klemmes, de produserer en liten mengde elektrisitet. Typisk, mengden energi som fanges opp gjennom den piezoelektriske effekten er for liten til å drive en enhet, men nyere fremskritt innen strukturer i nanoskala øker effektiviteten deres.

Varme energi
Omgivelsesvarmen i det naturlige miljøet kan fanges opp og omdannes til elektrisitet. Det er mange måter å gjøre dette på, men det grunnleggende konseptet er å trakte den tilfeldige termiske bevegelsen til ioner eller elektroner til en mer ordnet ladningsbevegelse, som utgjør en elektrisk strøm. Denne traktingen oppnås ofte ved å legge forskjellige materialer med forskjellige termiske og elektriske egenskaper. For eksempel, forskerne Guoan Tai, Zihan Xu, og Jinsong Liu har nylig demonstrert konvertering av varme til elektrisitet ved å bruke ionelaget som dannes mellom silisium og kobber(II) kloridløsning.

Radiobølger og elektromagnetisk induksjon
Alle elektromagnetiske bølger bærer energi. Typisk, radiobølgene som omgir oss er sterke nok til å bære et signal (for eksempel et mobiltelefonsignal), men for svak til å gi betydelig kraft til en enhet. Ved å bruke mer intense radiobølger, energi kan sendes trådløst med betydelige strømnivåer til en enhet. Nikola Tesla er kjent for banebrytende forskning innen trådløs kraftoverføring på 1890-tallet. I en slik tilnærming, de omgivende radiobølgene fra steinene, trær, stjerner, og så videre er ikke sterke nok til å gi kraft. I stedet, en dedikert strømsender er nødvendig for å skape de intense radiobølgene, som kan anses som en ulempe. Dessuten, hvis det brukes en enkel bordradiosender, enheten som skal lades må være i samme bygning som senderen for å effektivt kunne fange opp den elektromagnetiske energien. Dette er kanskje ikke en alvorlig begrensning som trådløst signal sendere som WIFI-rutere og mobiltelefontårn er allerede i ferd med å bli vanlige nok til å tilby internettforbindelse med få hull. Det trådløse makt overføringsutstyr kan bygges inn i det eksisterende trådløst signal overføringsinfrastruktur. Fordi trådløse strømsendere bare må kobles til en strømkilde og trenger ikke å være koblet til internett, de kan til og med installeres i biler, båter, og i avsidesliggende områder. Merk at det er en grunnleggende forskjell mellom radiobølger og elektromagnetisk induksjon. Radiobølger er selvforplantende vandrebølger i det elektromagnetiske feltet. I motsetning, induksjonseffekter er mer lokaliserte elektromagnetiske forstyrrelser som ikke bølger, men fortsatt bære energi. Fra et teknologisk ståsted, radiobølgekraftoverføring og induksjonskraftoverføring er praktisk talt det samme. Radiobølge/induktive lademetoder brukes allerede på flere kommersielle produkter, som Googles Nexus 4 telefon og Nokias Lumia 920 telefon.

Kreditt:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/10/17/could-electronic-devices-charge-thehemselves-without-being-plugged-in-an-electricity-source/