Wetenschappers hebben een baanbrekend hulpmiddel ontwikkeld, genaamd C-PVEH, dat koolstofvezelversterkt polymeer (CFRP) en piëzo-elektrische composieten combineert om elektrische energie te genereren uit omgevingstrillingen. Dit duurzame en efficiënte apparaat kan IoT-apparaten van stroom voorzien, wat een aanzienlijke vooruitgang in energiebesparende technologieën biedt. Door trillingen te benutten, hebben ze via deze methode en materialen een zeer betrouwbare oplossing voor energiewinning gecreëerd.
Een team van wetenschappers heeft een baanbrekend revolutionair apparaat gecreëerd dat trillingsenergie benut. Deze tool maakt gebruik van een combinatie van koolstofvezelversterkt polymeer en piëzo-elektrische composieten. Het genereert elektrische energie uit de kleinste omgevingstrillingen. C-PVEH, het nieuw ontwikkelde apparaat, vertegenwoordigt een duurzame en betrouwbare oplossing met een hoge efficiëntie om IoT-apparaten van stroom te voorzien, wat een belangrijke sprong voorwaarts betekent in energiebesparende technologieën.
Zowel piëzo-elektrische composieten als koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP) , een veelgebruikt materiaal, zijn licht en sterk . Het nieuwe apparaat zet trillingen uit de omgeving om in elektriciteit , waardoor zelfvoorzienende sensoren efficiënter en betrouwbaarder worden, aldus het gepubliceerde onderzoek. Het proces van energieopwekking is essentieel voor een duurzame toekomst, omdat het de omzetting van energie uit de omgeving in bruikbare elektrische energie mogelijk maakt.
Fumio Narita, mede-auteur van de studie en professor aan de Graduate School of Environmental Studies van de Tohoku Universiteit, zegt: "Alledaagse voorwerpen, van koelkasten tot straatlantaarns, zijn verbonden met het internet als onderdeel van het Internet of Things (IoT), en veel ervan zijn uitgerust met sensoren die gegevens verzamelen."
"Maar deze IoT-apparaten hebben stroom nodig om te functioneren, wat een uitdaging kan zijn als ze zich op afgelegen locaties bevinden, of als er veel van zijn", voegde Fumio eraan toe.
Elektrische energie kan worden opgewekt door zonnestralen, warmte en trillingen. Piëzo-elektrische materialen hebben het opmerkelijke vermogen om elektriciteit te produceren als reactie op fysieke spanning , waardoor ze ideaal zijn voor het benutten van trillingsenergie. De duurzaamheid en het lichte gewicht van CFRP maken het ideaal voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de sportartikelenindustrie en de medische sector.
Professor Narita zegt: "We hebben ons afgevraagd of een piëzo-elektrische trillingsenergie-oogster (PVEH), die de robuustheid van CFRP combineert met een piëzo-elektrisch composietmateriaal, een efficiëntere en duurzamere manier zou kunnen zijn om energie op te wekken."
Door kaliumnatriumniobaat (KNN)-nanodeeltjes te mengen met epoxyhars, slaagde de groep erin het apparaat te fabriceren met behulp van een combinatie van CFRP, waardoor de prestaties werden verbeterd. De CFRP fungeerde tegelijkertijd als elektrode en als versterkend substraat.
De hoge prestaties van het apparaat bleven intact, zelfs na meer dan 100,000 keer buigen, zoals bleek uit tests en simulaties. Het heeft aangetoond dat het de opgewekte energie kan opslaan en van stroom kan voorzien voor ledverlichting . Bovendien overtreft de energiedichtheid die van andere polymeercomposieten op basis van KNN. De C-PVEH heeft aan de verwachtingen voldaan.
De implementatie van C-PVEH, het revolutionaire apparaat dat trillingsenergie benut, zal de ontwikkeling van autonome IoT-sensoren stimuleren en de creatie van energiezuinige IoT-apparaten bevorderen.
Narita en zijn collega's zijn enthousiast over de technologische vooruitgang die ze hebben geboekt. Het team verklaarde: "Naast de maatschappelijke voordelen van ons C-PVEH-apparaat zijn we zeer verheugd over de bijdragen die we hebben geleverd aan het vakgebied van energieopwekking en sensortechnologie. De combinatie van een uitstekende energiedichtheid en hoge veerkracht kan toekomstig onderzoek naar andere composietmaterialen voor uiteenlopende toepassingen richtinggevend maken."
Brononderzoeksrapport
