वैज्ञानिकों ने C-PVEH नामक एक अभूतपूर्व उपकरण विकसित किया है, जो परिवेशीय कंपन से विद्युत शक्ति उत्पन्न करने के लिए कार्बन फाइबर-प्रबलित बहुलक (CFRP) और पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट को जोड़ता है। यह टिकाऊ और कुशल उपकरण IoT उपकरणों को शक्ति प्रदान करने में सक्षम है, जो ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों में एक महत्वपूर्ण उन्नति प्रदान करता है। इस विधि और सामग्रियों के माध्यम से कंपन का उपयोग करके उन्होंने ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यधिक विश्वसनीय समाधान बनाया है।
वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक क्रांतिकारी उपकरण बनाया है जो कंपन ऊर्जा का उपयोग करता है। यह उपकरण कार्बन फाइबर-प्रबलित बहुलक और पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट के संयोजन का उपयोग करता है। यह मामूली परिवेशीय कंपन से विद्युत शक्ति उत्पन्न करता है। C-PVEH, नव विकसित उपकरण, IoT उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए उच्च दक्षता के साथ एक टिकाऊ और विश्वसनीय समाधान का प्रतिनिधित्व करता है, जो ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियों में एक महत्वपूर्ण छलांग है।
कार्बन फाइबर-प्रबलित पॉलिमर (सीएफआरपी) , जो एक आम तौर पर इस्तेमाल होने वाली सामग्री है, से बने दोनों पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट हल्के और मजबूत होते हैं । प्रकाशित शोध के अनुसार, यह नया उपकरण आसपास के वातावरण से कंपन को बिजली में परिवर्तित करता है , जिससे स्व-संचालित सेंसर अधिक कुशल और विश्वसनीय बन जाते हैं। ऊर्जा संचयन की प्रक्रिया एक स्थायी भविष्य प्राप्त करने के लिए आवश्यक है, क्योंकि यह पर्यावरणीय ऊर्जा को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम बनाती है।
इस अध्ययन के सह-लेखक और तोहोकू विश्वविद्यालय के पर्यावरण अध्ययन स्नातक स्कूल के प्रोफेसर, फुमियो नारिता कहते हैं, "रोजमर्रा की वस्तुएं, फ्रिज से लेकर स्ट्रीट लैंप तक, इंटरनेट ऑफ थिंग्स (आईओटी) के हिस्से के रूप में इंटरनेट से जुड़ी हुई हैं, और उनमें से कई सेंसर से लैस हैं जो डेटा एकत्र करते हैं।"
“लेकिन इन आईओटी उपकरणों को काम करने के लिए बिजली की आवश्यकता होती है, जो दूरदराज के स्थानों में या बड़ी संख्या में होने पर एक चुनौती बन जाती है।” फुमियो ने आगे कहा।
सूर्य की किरणों, ऊष्मा और कंपन से विद्युत ऊर्जा उत्पन्न की जा सकती है। पीजोइलेक्ट्रिक पदार्थों में भौतिक तनाव के प्रति प्रतिक्रिया स्वरूप विद्युत उत्पन्न करने की उल्लेखनीय क्षमता होती है , जो उन्हें कंपन ऊर्जा का दोहन करने के लिए आदर्श बनाती है। सीएफआरपी की मजबूती और हल्कापन इसे एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, खेल उपकरण और चिकित्सा उपकरण उद्योगों में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाते हैं।
प्रोफेसर नरिता कहते हैं, "हमने इस बात पर विचार किया कि क्या सीएफआरपी की मजबूती और पीजोइलेक्ट्रिक कंपोजिट का उपयोग करने वाला पीजोइलेक्ट्रिक वाइब्रेशन एनर्जी हार्वेस्टर (पीवीईएच) ऊर्जा संचयन का अधिक कुशल और टिकाऊ साधन हो सकता है।"
पोटेशियम सोडियम नायोबेट (KNN) नैनोकणों को एपॉक्सी रेज़िन के साथ मिलाकर , समूह ने CFRP के संयोजन का उपयोग करके उपकरण का निर्माण किया, जिससे इसके प्रदर्शन में सुधार हुआ। CFRP ने एक साथ इलेक्ट्रोड और सुदृढ़ीकरण सब्सट्रेट दोनों के रूप में कार्य किया।
परीक्षणों और सिमुलेशन से पता चला है कि 100,000 से अधिक बार मोड़ने के बाद भी उपकरण का उच्च प्रदर्शन बरकरार रहा। इसने उत्पादित ऊर्जा को संग्रहित करने और एलईडी प्रकाश व्यवस्था को बिजली प्रदान करने की अपनी क्षमता का प्रदर्शन किया है । इसके अलावा, इसकी ऊर्जा उत्पादन घनत्व केएनएन पर आधारित अन्य पॉलिमर कंपोजिट से कहीं अधिक है। सी-पीवीईएच अपनी अपेक्षाओं पर खरा उतरा है।
कंपन ऊर्जा का उपयोग करने वाले क्रांतिकारी उपकरण सी-पीवीईएच के कार्यान्वयन से स्वायत्त आईओटी सेंसरों की प्रगति को बढ़ावा मिलेगा , जिससे कम ऊर्जा खपत करने वाले आईओटी उपकरणों का निर्माण होगा।
नारिता और उनके सहयोगी अपनी तकनीकी प्रगति को लेकर बेहद उत्साहित हैं। टीम ने कहा, “हमारे सी-पीवीईएच उपकरण के सामाजिक लाभों के साथ-साथ, ऊर्जा संचयन और सेंसर प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में किए गए योगदान से हम बेहद रोमांचित हैं। उत्कृष्ट ऊर्जा उत्पादन घनत्व और उच्च लचीलेपन का यह संयोजन विविध अनुप्रयोगों के लिए अन्य मिश्रित सामग्रियों पर भविष्य के शोध को दिशा प्रदान कर सकता है।”
स्रोत शोध पत्र
