Cosechadora de energía, dispositivo que capta la energía perdida.

Cosechadora de energía, dispositivo que capta la energía perdida.

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El uso de materiales de bajo costo configurados y ajustados para captar señales de microondas, los investigadores de la Escuela Pratt de Ingeniería de la Universidad de Duke han diseñado un dispositivo de poder-recolección con eficiencia similar a la de los paneles solares modernos.

El dispositivo convierte la señal inalámbrica de microondas para dirigir voltaje de corriente capaz de recargar una batería de teléfono celular u otro dispositivo electrónico pequeño, según un informe que aparece en la revista Applied Physics Letters , en diciembre de 2013. (Ahora está disponible en línea.)

Opera en un principio similar a los paneles solares, que convierten la energía luminosa en energía eléctrica. Pero este versátil cosechadora de energía podría ser sintonizado para recoger la señal de otras fuentes de energía, incluidas las señales de satélite, las señales sonoras o señales de Wi-Fi, dicen los investigadores.

La clave para el poder cosechadora reside en su aplicación de los metamateriales, estructuras de ingeniería que pueden capturar diferentes formas de energía de las olas y sintonizarlas para aplicaciones útiles.

Pregrado estudiante de ingeniería Allen Hawkes, trabajando con el estudiante graduado Alexander Katko e investigador principal Steven Cummer , profesor de ingeniería eléctrica e informática, diseñó un circuito eléctrico capaz de cosechar microondas.

 

Duke estudiantes de ingeniería Alexander Katko (izquierda) y Hawkes Allen muestran una guía de onda que contiene una sola celda metamaterial power-cosecha, que proporciona energía suficiente para alimentar el LED verde se adjunta.

Duke estudiantes de ingeniería Alexander Katko (izquierda) y Hawkes Allen muestran una guía de onda que contiene una sola celda metamaterial power-cosecha, que proporciona energía suficiente para alimentar el LED verde se adjunta.

 

Se utilizó una serie de cinco de fibra de vidrio y los conductores de energía de cobre con cables entre sí en una placa de circuito para convertir microondas en 7.3V de electricidad. En comparación, (USB) cargadores de bus serie universal para pequeños dispositivos electrónicos proporcionan alrededor de 5V.

“Nosotros estábamos buscando la mayor eficiencia energética que podíamos lograr”, dijo Hawkes. “Hemos estado recibiendo la eficiencia energética alrededor del 6 al 10 por ciento, pero con este diseño hemos sido capaces de mejorar dramáticamente la conversión de energía a un 37 por ciento, que es comparable a lo que se consigue en las células solares.”

“Es posible utilizar este diseño para una gran cantidad de diferentes frecuencias y tipos de energía, como la vibración y el aprovechamiento de la energía de sonido”, dijo Katko. “Hasta ahora, un montón de trabajo con metamateriales ha sido teórico. Estamos demostrando que con un poco de trabajo, estos materiales pueden ser útiles para aplicaciones de consumo “.

Por ejemplo, una capa de metamaterial podría aplicarse en el techo de una habitación para reorientar y recuperar una señal de Wi-Fi que de otra manera se perdería, dijo Katko. Otra aplicación podría ser la mejora de la eficiencia energética de los aparatos de forma inalámbrica la recuperación de la energía que se ha perdido durante el uso.

“Las propiedades de los metamateriales permiten la flexibilidad no es posible con dispositivos comunes como antenas de diseño”, dijo Katko. “Cuando antenas tradicionales están cerca uno del otro en el espacio que se comuniquen entre sí e interfieren con el funcionamiento de uno al otro. El proceso de diseño se utiliza para crear nuestra gama metamaterial toma en cuenta estos efectos, lo que permite a las células a trabajar juntos “.

 

Esta matriz metamaterial cinco celular desarrollado por ingenieros Duke convierte la energía de microondas callejero, a partir de un centro de WiFi, en más de 7 voltios de electricidad con una eficiencia del 36,8 por ciento, comparable a una célula solar.

Esta matriz metamaterial cinco celular desarrollado por ingenieros Duke convierte la energía de microondas callejero, a partir de un centro de WiFi, en más de 7 voltios de electricidad con una eficiencia del 36,8 por ciento, comparable a una célula solar.

 

Con modificaciones adicionales, los investigadores dijeron que el poder de recolección de metamaterial potencialmente podría ser incorporado en un teléfono celular, lo que permite que el teléfono para recargar sin cables mientras no esté en uso. Esta característica podría, en principio, permitir que las personas que viven en lugares que no tienen acceso a una toma de corriente convencional para la obtención de energía a partir de una cercana torre de telefonía celular en su lugar.

“Nuestro trabajo demuestra un método sencillo y de bajo costo para la recolección de energía electromagnética”, dijo Cummer. “La belleza del diseño es que los bloques de construcción básicos son autónomos y aditivos. Uno puede simplemente reunir más bloques para aumentar el poder depurado “.

Por ejemplo, una serie de bloques de potencia de captación podría ser montado para capturar la señal de un conjunto conocido de satélites que sobrevuelan, explican los investigadores. La pequeña cantidad de energía generada a partir de estas señales podría alimentar una red de sensores en un lugar remoto como la cima de una montaña o en el desierto, lo que permite la recopilación de datos para un estudio a largo plazo que toma mediciones infrecuentes.

La investigación fue apoyada por la Iniciativa de Investigación de la Universidad Multidisciplinaria de la Oficina de Investigación del Ejército (Contrato No. W911NF-09-1-0539).

Una copia de acceso abierto del informe original está disponible gratuitamente en la Universidad de Duke para aquellos que no tienen acceso a la Física Aplicada Review.

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