يُعرف حصاد مصادر الطاقة مثل الحرارة والاهتزاز والضوء والموجات الكهرومغناطيسية من البيئات اليومية مثل المواقع الصناعية والسيارات وتحويلها إلى طاقة كهربائية باسم حصاد الطاقة.
يعمل تجميع الطاقة على تسهيل تشغيل أجهزة استشعار إنترنت الأشياء والأجهزة اللاسلكية الشائعة اليوم والموجودة في بيئات يصعب فيها استبدال البطارية، حسب النتائج التي تم نشرها في مجلة تحويل الطاقة وإدارتها .
قام الدكتور هيون تشيول سونج والدكتور سونج هون هور من مركز أبحاث المواد الإلكترونية في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا (KIST) بتطوير نظام هجين لجمع الطاقة يزيد من إنتاج الطاقة بأكثر من 50٪ من خلال الجمع بين التأثيرات الكهروحرارية والكهرضغطية.
التأثير الكهرضغطي ، الذي يحول الطاقة الحرارية من طرفي الجهاز إلى طاقة كهربائية، له كفاءة تحويل طاقة منخفضة، والتأثير الكهرضغطي، الذي يحول الاهتزاز الميكانيكي إلى طاقة كهربائية ، له مقاومة عالية، لذلك لا يمكن حصاد الطاقة بشكل موثوق.
للتغلب على القيود المفروضة على حصادات الطاقة أحادية الوضع، تم اقتراح حصادات الطاقة الهجينة في الماضي، ولكنها تعتمد بشكل أساسي على الجمع بين الطاقة المولدة بواسطة كل آلية.
ردًا على ذلك، قام فريق بحث KIST بتطوير حصادة طاقة هجينة كهروحرارية وكهرضغطية والتي تكمل عيوب الأجهزة الكهروحرارية والكهرضغطية لخلق تأثير تآزري في البيئات ذات مصادر الحرارة والاهتزازات.
تشغيل مستشعر إنترنت الأشياء التجاري
أولاً، بدلاً من المشتت الحراري، وهو شكل ثابت بمساحة مقطع عرضي كبيرة ضخمة ومتصلة بالهواء، تم تصنيع ناتئ لتحسين تأثير تبديد الحرارة في بيئة الاهتزاز، مما أدى إلى إخراج جهاز كهروحراري والذي تم تحسينه بنسبة تزيد عن 25%.
اقترح الباحثون أيضًا بنية حصاد الطاقة الهجينة التي تم فيها ربط جهاز كهرضغطية من نوع البوليمر (MFC) بالكابولي لتوليد طاقة إضافية عن طريق توليد تشوه الشد والضغط للجهاز الكهرضغطي عندما يهتز الكابولي.
نجح فريق البحث في تطبيق مجمع الطاقة الهجين هذا لتشغيل مستشعر إنترنت الأشياء التجاري بشكل ثابت (مستشعر تحديد المواقع GPS، 3 فولت، 20 ميجاوات)، مما يدل على إمكانية تشغيل مستشعرات إنترنت الأشياء المستقبلية بشكل مستمر بدون مصدر طاقة البطارية.
وقال الدكتور سونجهون هور من KIST، الذي قاد البحث: “تؤكد هذه الدراسة أن نظام حصاد الطاقة الهجين يمكن تطبيقه بشكل موثوق في حياتنا الحقيقية”، “لقد أكدنا فعاليته في الأماكن التي تتواجد فيها الحرارة والاهتزازات معًا، مثل محركات السيارات، ونخطط حاليًا لبناء نظام يمكن تطبيقه على مرافق المصانع أو محركات آلات البناء التي يصعب إمدادها بالطاقة وتشخيص حالتها لاسلكيًا “.
