ORTAMDA KULLANILMAYAN MEKANİK ENERJİNİN ÖLÇEKLENEBİLİR ENERJİ HASADI
Enerji toplama konusundaki yeni bir kavram, karakteristik düşük frekansına bağlı olarak günümüzde çoğunlukla harcanan enerjiyi yakalayabilir ve onu yeni nesil elektronik cihazlara güç sağlamak için kullanabilir. Elektronik devi Samsung tarafından finanse edilen bir projede, Penn State materyali bilim adamları ve elektrik mühendislerinden oluşan bir ekip, rüzgar, okyanus dalgaları ve insan hareketi dahil, kullanılmayan mekanik enerjinin ölçeklenebilir enerji hasatında yeni bir yöne işaret eden esnek organik iyonik diyotlara dayanan mekanik bir enerji dönüştürücü tasarladı.
Çevredeki mekanik enerjiyi elektriğe dönüştürmek için kullanılan cihazlar, kablosuz internete bağlanan giyilebilir elektronik cihazlara, biyomedikal cihazlara ve Internet of Things ( sIoT – nesnelerin interneti) denilen her nesneye güç vermek için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Piezoelektrik etkiyi temel alan bu aygıtların en yaygın olanı yüksek frekansta saniyede 10'dan fazla titreşimle en verimli şekilde çalışır. Ancak daha düşük frekanslarda performansları çarpıcı bir şekilde düşüyor.
Penn State'in malzeme bilim ve mühendisliği profesörü Qing Wang, "Konseptimiz, insan hareketi veya okyanus dalgaları gibi düşük frekanslı hareketi elektriğe dönüştürmenin bir yolunu özel olarak tasarlamaktır" dedi. "Bu yüzden, bu organik polimer p-n bağlantı tertibatını hazırladık."
İyonik bir diyod olarak adlandırılan cihazlar, polikarbonat bir zarla ayrılmış karşıt yüklü hareketli iyonlara sahip iki nanokompozit elektroddan oluşur. Elektrotlar, karbon nanotüpleri ile doldurulmuş ve iyonik sıvılarla infüze edilmiş bir polimerik matristir. Nanotüpler, elektrotların iletkenliğini ve mekanik mukavemetini arttırır. Mekanik bir kuvvet uygulandığında, iyonlar zar boyunca yayılır ve böylece sürekli bir doğru akım oluşur. Aynı zamanda, dengeye ulaşılana kadar iyon difüzyonuna karşı koyan yerleşik bir potansiyel kurulmuştur. Komple döngü, onda bir Hertz frekansı veya 10 saniyede bir frekansta çalışır.
Akıllı telefonlar için ekrana dokunan mekanik enerji pil içinde depolanabilen elektriğe dönüştürülebilir. Diğer insan hareketi, bir tablete veya giyilebilir cihaza güç sağlayacak enerjiyi sağlayabilir.
Wang, "Cihaz bir polimer olduğundan esnek ve hafiftir" dedi. "Yeni nesil bir akıllı telefona dahil edildiğinde, pilin gerektirdiği enerjinin yüzde 40'ını sağlamayı umuyoruz.
Wang, 'Şu anda düşük frekanslarda başka bir cihaz bu modeli geçemiyor, bu yüzden bu konseptin heyecan verici olduğunu düşünüyorum' dedi.
Gelecekteki çalışmalar, akıllı telefonlar ve tablet cihazlara daha fazla optimizasyon ve entegrasyon da gerektirecektir.
Çeviri: Celal DEMİRTAŞ
Kaynak:http://phys.org/news/2016-12-scalable-energy-harvesting-unused-mechanical.html#jCp
Daha fazla bilgi: Ying Hou et al. Flexible Ionic Diodes for Low-Frequency Mechanical Energy Harvesting, Advanced Energy Materials (2016). DOI: 10.1002/aenm.201601983
Yayınlama tarihi: 25.12.2016