电子设备可以在不插入电源的情况下自行充电吗

电子设备可以通过各种方法为电池充电，而无需插入电源. 所有不同方法的共同点是它们吸收其他形式的能量 (热, 光, 振动, 无线电波, 等等) 来自外部环境的能量，然后将能量转化为储存在设备电池中的电化学能量. 虽然这些方法在科学上是合理的并且已经被成功地证明, 从外部环境捕获的能量通常不足以实际使用. 目前正在进行深入研究，以提高能量捕获效率, 并且在这方面开始取得突破. 许多手机已经提供无线充电功能. 让我们看看设备在不插入电源的情况下可以用来给自己充电的主要能源类型.

太阳能
电子设备上使用的最古老的能量捕获方法很可能是使用太阳能电池捕获太阳能. 使用太阳能电池为其供电的小型计算器已问世数十年. 太阳能电池 (光伏) 吸收普通光并使用半导体层将其直接转换为电能. 虽然光伏技术在这一点上得到了很好的理解和商业化, 使用光伏给手持电子设备充电有几个缺点. 主要缺点是光伏的光电转换过程效率低下. 然而，最近取得的进步提高了效率, 并且正在进行深入的研究以继续提高效率. 另一个缺点是对于典型的照明水平, 光一开始就没有那么多能量. 为传统太阳能电池提供合理的输出功率, 它们的尺寸必须很大, 长时间在阳光直射下, 并且面向太阳. 对于一天大部分时间都放在口袋或手中的手机来说，这些条件都不是很实用.

振动/动能
每当物体移动或振动时, 它包含动能. 如果物体的运动以正确的方式停止, 这种动能可以转化为电能，而不是通常的废热. 混合动力汽车使用此概念在您踩刹车时将电力重新输入电池. 使用车轮上的发电机将汽车向前行驶的动能转换为电能, 而不是能量最终在刹车片中变成废热. 对于手持设备, 它可以使用的最重要的动能是当您四处走动并将设备放在口袋中时，设备会经常遇到颠簸和推挤. 正在进行研究以使动能捕获实用且高效. 例如, 王忠林和宋金辉展示了使用压电纳米线阵列将振动能转化为电能. 压电晶体有一个有趣的特性，当它们被挤压时, 它们产生少量电力. 通常, 通过压电效应捕获的能量太小而无法为设备供电, 但纳米结构的最新进展正在提高它们的效率.

热能
可以捕获自然环境中的环境热量并将其转化为电能. 有很多方法可以做到这一点, 但基本概念是将离子或电子的随机热运动汇集为更有序的电荷运动, 这构成了电流. 这种漏斗通常是通过将具有不同热学和电学特性的各种材料分层来实现的. 例如, 研究人员国安泰, Zihan Xu, 和 Jinsong Liu 最近展示了使用硅和铜之间形成的离子层将热转化为电能(二) 氯化物溶液.

无线电波和电磁感应
所有电磁波都携带能量. 通常, 我们周围的无线电波强度足以携带信号 (比如手机信号), 但太弱，无法为设备提供大量电力. 通过使用更强烈的无线电波, 能量可以以显着的功率水平无线传输到设备. 尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla) 以 1890 年代在无线电力传输方面的开创性研究而闻名. 在这样的方法中, 来自岩石的环境无线电波, 树木, 明星, 等等都不够强大，无法提供动力. 代替, 需要专用的功率发射器来产生强烈的无线电波, 这可以被认为是一个缺点. 此外, 如果使用简单的桌面无线电发射器, 要充电的设备必须与发射器位于同一建筑物中，以便有效地捕获电磁能. 这可能不是一个严重的限制，因为无线 信号 WIFI 路由器和手机信号塔等发射器已经变得足够普遍，可以提供几乎没有间隙的互联网连接. 无线的 功率 传输设备可以内置到现有的无线 信号 传输基础设施. 因为无线电力发射器只需要连接到电源，不需要连接到互联网, 它们甚至可以安装在汽车上, 船, 和偏远地区. 请注意，无线电波和电磁感应之间存在根本区别. 无线电波是电磁场中自传播的行波. 相反, 感应效应是更局部的不波动的电磁干扰, 但仍然携带能量. 从技术角度, 无线电波电力传输和感应电力传输实际上是一回事. 无线电波/感应充电方法已用于多种商业产品, 比如谷歌的 Nexus 4 手机和诺基亚的 Lumia 920 电话.

信用:HTTPS://wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/10/17/could-electronic-devices-charge-themselves-without-being-plugged-into-an-electricity-source/