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燃料·发电005
——能量收集(Energy Harvesting)

收集各类微小能源,如振动等,来生产电力

技术成熟度 中

2030年期望值12.2

从所处环境中收集各类微小能源的方法被称为能量收集(Energy Harvesting)。

振动发电装置和室内太阳能电池等设备可以将熟悉的振动能量转换成电能。电机、桥墩等建筑物的振动,或手臂的运动所产生的能量都可以被其研究。

其中,振动发电的研究取得了明显进步,大大提高了其输出功率。

最新的振动发电装置可以利用压缩机等电机产生的振动,在每平方厘米的面积上产生几十到200微瓦的能量,与10年前只能生产10微瓦相比,要高数倍乃至20倍。

振动发电元件的开发使用了MEMs(Micro-Elecfro-Mechanical Systems)工艺。这是一种半导体制造工艺,被应用于制造具有机械驱动部件的微型元件。

从振动的能量中提取最大电功率在理论上是可行的,而MEMs工艺的精细程度又能使其性能再上一个台阶。

新开发的MEMs振动发电元件尺寸为2厘米×3厘米,在0.65 g 的加速度和150赫兹的频率下,输出功率约为1.2毫瓦,在同尺寸的元件中是首个超过1毫瓦功率的元件。达到这种输出功率水平意味着有更多应用的可能。例如,可以考虑将其应用于无线通信领域,进行一分钟左右的间歇性通信。

图2—9 振动发电元件的功率较10年前提高了20倍

东京大学年吉实验室开发的MEMS振动发电元件(左)及其在能量收集(EH)技术中的地位(右)

资料来源:年吉实验室及日经xTECH

MEMs振动发电元件是由日本东京大学生产技术研究所微纳米跨学科研究中心的年吉洋教授的实验室、静冈大学工程学院机械工程系桥口原教授的实验室、鹭宫制作所和东京都市大学共同研发的。

野泽哲生 xwUMf/AjFfad5OX2y2KI3bZWMbTkS+arTapMmmJ9AuQfCFjNBr1dsZanNfY7yy/P

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