อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถชาร์จตัวเองได้โดยไม่ต้องเสียบปลั๊กไฟ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถชาร์จแบตเตอรี่ด้วยวิธีการต่างๆ โดยไม่ต้องเสียบปลั๊กไฟ. สิ่งที่วิธีการต่างๆ ทั้งหมดมีเหมือนกันก็คือการดูดซับพลังงานที่อยู่ในรูปแบบอื่น (ความร้อน, การเรืองแสงทางชีวภาพคือการเปล่งแสงผ่านการใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมี, การสั่นสะเทือน, คลื่นวิทยุ, ฯลฯ) จากสภาพแวดล้อมภายนอกแล้วแปลงพลังงานเป็นพลังงานไฟฟ้าเคมีที่เก็บไว้ในแบตเตอรี่ของอุปกรณ์. แม้ว่าวิธีการดังกล่าวจะได้ผลดีทางวิทยาศาสตร์และผ่านการสาธิตมาแล้วก็ตาม, พลังงานที่ดึงมาจากสภาพแวดล้อมภายนอกมักจะไม่เพียงพอที่จะนำไปใช้ประโยชน์ได้จริง. ขณะนี้มีการวิจัยอย่างเข้มข้นเพื่อทำให้การจับพลังงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น, และความก้าวหน้ากำลังเริ่มที่จะประสบความสำเร็จในด้านนี้. มีโทรศัพท์หลายรุ่นที่มีการชาร์จแบบไร้สายอยู่แล้ว. เรามาดูพลังงานประเภทหลักที่อุปกรณ์สามารถใช้เพื่อชาร์จตัวเองโดยไม่ต้องเสียบปลั๊กกันดีกว่า.

พลังงานแสงอาทิตย์
วิธีการดักจับพลังงานที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์น่าจะเป็นการจับพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์. เครื่องคิดเลขขนาดเล็กที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อช่วยจ่ายพลังงานนั้นมีมานานหลายทศวรรษแล้ว. พลังงานแสงอาทิตย์ (ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์) ดูดซับแสงธรรมดาและแปลงเป็นไฟฟ้าโดยตรงโดยใช้ชั้นสารกึ่งตัวนำ. ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์เป็นที่เข้าใจกันดีและมีการจัดตั้งขึ้นในเชิงพาณิชย์ ณ จุดนี้, มีข้อเสียหลายประการในการใช้เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบมือถือ. ข้อเสียเปรียบหลักคือกระบวนการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ไม่มีประสิทธิภาพ. อย่างไรก็ตามมีความก้าวหน้าล่าสุดที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ, และมีการวิจัยอย่างเข้มข้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง. ข้อเสียเปรียบอีกประการหนึ่งคือสำหรับระดับแสงทั่วไป, แสงไม่มีพลังงานมากนักตั้งแต่แรก. สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์แบบดั้งเดิมเพื่อให้มีกำลังขับที่เหมาะสม, พวกเขาจะต้องมีขนาดใหญ่, ออกไปกลางแสงแดดโดยตรงเป็นเวลานาน, และมุ่งไปทางดวงอาทิตย์. เงื่อนไขเหล่านี้ไม่สามารถใช้ได้กับโทรศัพท์มือถือที่คุณพกติดกระเป๋าหรือติดมือเกือบทั้งวัน.

พลังงานสั่นสะเทือน/จลน์
เมื่อใดก็ตามที่วัตถุเคลื่อนที่หรือสั่นสะเทือน, มันมีพลังงานจลน์. หากวัตถุหยุดการเคลื่อนที่อย่างถูกวิธี, พลังงานจลน์นี้สามารถแปลงเป็นไฟฟ้าแทนที่จะเป็นความร้อนทิ้งตามปกติ. รถยนต์ไฮบริดใช้แนวคิดนี้เพื่อนำไฟฟ้ากลับเข้าสู่แบตเตอรี่ทุกครั้งที่คุณเหยียบเบรก. พลังงานจลน์ของรถที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบนล้อ, แทนที่จะกลายเป็นพลังงานความร้อนเหลือทิ้งในผ้าเบรก. สำหรับอุปกรณ์พกพา, พลังงานจลน์ที่สำคัญที่สุดที่เข้าถึงได้คือการกระแทกตามปกติและขัดขวางประสบการณ์ของอุปกรณ์ในขณะที่คุณเดินไปรอบ ๆ และพกพาอุปกรณ์ไว้ในกระเป๋าของคุณ. การวิจัยกำลังดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพื่อทำให้การจับพลังงานจลน์ใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพ. ตัวอย่างเช่น, Zhong Lin Wang และ Jinhui Song สาธิตการแปลงพลังงานการสั่นสะเทือนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยใช้อาร์เรย์นาโนลวดเพียโซอิเล็กทริก. ผลึกเพียโซอิเล็กทริกมีคุณสมบัติที่น่าสนใจเมื่อถูกบีบ, พวกเขาผลิตไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อย. โดยทั่วไป, ปริมาณพลังงานที่จับผ่านเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริกนั้นน้อยเกินไปที่จะจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์, แต่ความก้าวหน้าล่าสุดในโครงสร้างระดับนาโนกำลังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ.

พลังงานความร้อน
ความร้อนโดยรอบในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติสามารถจับและแปลงเป็นไฟฟ้าได้. มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้, แต่แนวคิดพื้นฐานคือการส่งการเคลื่อนที่เชิงความร้อนแบบสุ่มของไอออนหรืออิเล็กตรอนให้กลายเป็นการเคลื่อนที่ของประจุที่มีลำดับมากขึ้น, ซึ่งประกอบเป็นกระแสไฟฟ้า. ช่องทางนี้มักทำได้โดยการซ้อนชั้นวัสดุต่างๆ ที่มีคุณสมบัติทางความร้อนและไฟฟ้าต่างกัน. ตัวอย่างเช่น, นักวิจัย กัวอัน ไท่, ซีฮัน ซู, และ Jinsong Liu ได้สาธิตการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าโดยใช้ชั้นไอออนที่ก่อตัวระหว่างซิลิคอนและทองแดง(II) สารละลายคลอไรด์.

คลื่นวิทยุและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดมีพลังงาน. โดยทั่วไป, คลื่นวิทยุที่อยู่รอบตัวเรานั้นแรงพอที่จะส่งสัญญาณได้ (เช่นสัญญาณโทรศัพท์มือถือ), แต่อ่อนแอเกินกว่าที่จะจ่ายพลังงานจำนวนมากให้กับอุปกรณ์. โดยการใช้คลื่นวิทยุที่มีความเข้มข้นมากขึ้น, พลังงานสามารถส่งผ่านแบบไร้สายได้ที่ระดับพลังงานที่สำคัญไปยังอุปกรณ์. Nikola Tesla มีชื่อเสียงในด้านการวิจัยบุกเบิกด้านการส่งพลังงานแบบไร้สายในช่วงทศวรรษปี 1890. ในแนวทางดังกล่าว, คลื่นวิทยุโดยรอบจากโขดหิน, ต้นไม้, ดวงดาว, และอื่นๆไม่เข้มแข็งพอจะให้อำนาจได้. แทนที่, จำเป็นต้องใช้เครื่องส่งกำลังเฉพาะเพื่อสร้างคลื่นวิทยุที่มีความเข้มข้น, ซึ่งถือได้ว่าเป็นข้อเสียเปรียบ. นอกจากนี้, ถ้าใช้เครื่องส่งวิทยุแบบตั้งโต๊ะธรรมดา, อุปกรณ์ที่จะชาร์จจะต้องอยู่ในอาคารเดียวกันกับเครื่องส่งสัญญาณเพื่อที่จะจับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ. นี่อาจไม่ใช่ข้อจำกัดที่รุนแรงเหมือนกับระบบไร้สาย สัญญาณ เครื่องส่ง เช่น เราเตอร์ WIFI และเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือ กำลังกลายเป็นเรื่องปกติไปแล้ว เพียงพอที่จะให้การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตโดยมีช่องว่างเพียงเล็กน้อย. ไร้สาย พลัง สามารถติดตั้งอุปกรณ์ส่งสัญญาณเข้ากับระบบไร้สายที่มีอยู่ได้ สัญญาณ โครงสร้างพื้นฐานการส่งสัญญาณ. เนื่องจากเครื่องส่งสัญญาณพลังงานไร้สายเพียงแค่ต้องเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานและไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต, สามารถติดตั้งในรถยนต์ได้, เรือ, และในพื้นที่ห่างไกล. โปรดทราบว่ามีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างคลื่นวิทยุและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า. คลื่นวิทยุเป็นคลื่นเดินทางที่แพร่กระจายได้เองในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า. ในทางตรงกันข้าม, ผลการเหนี่ยวนำคือการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้นซึ่งไม่เกิดคลื่น, แต่ยังคงมีพลังงาน. จากจุดยืนทางเทคโนโลยี, การส่งกำลังคลื่นวิทยุและการส่งกำลังเหนี่ยวนำแทบจะเป็นสิ่งเดียวกัน. วิธีการชาร์จด้วยคลื่นวิทยุ/อุปนัยถูกนำมาใช้กับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์หลายรายการแล้ว, เช่น Nexus ของ Google 4 โทรศัพท์และ Lumia ของ Nokia 920 โทรศัพท์.

เครดิต:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/10/17/could-electronic-devices-charge-themself-without-being-plugged-into-an-electricity-source/