美国发明微型发电机 可利用震动产生电能

    据每日科学网站报道，美国密歇根大学的科学家们近日开发出一种微型发电机，可以通过车辆移动、工厂作业和人类运动等产生的随机振动产生出足够的电能，可为手表、心脏起搏器和无线传感器等设备提供能量。据悉，这种名为参数频率增加发电机（PFIGs）的新设备是由美国密歇根大学电气和计算机工程系主任哈利勒·纳杰菲（KhalilNajafi）和电气和计算机工程系博士研究生特左诺·噶尔谢夫（TzenoGalchev）开发的。

    纳杰菲表示：“目前大多数类似设备，其发电能力在很大程度上都会受限，因为它们是依靠有规律的和可知的能源来发电，而每天围绕在我们周围的绝大多数环境动能并不是周期性重复发生的。例如，繁忙街道上的交通、桥梁、隧道以及人们上下楼梯的能量引起的振动都是非周期的，并且是以低频率的方式发生。而我们研制的微型发电机在这些环境中会更加有效。”

    据悉，研究者已经建立了三个原型，第四个原型即将出炉。其中的两个发电机原型是通过电磁感应来完成能量转换的，电磁感应是通过将线圈放置在一个变化的磁场中产生的，这个过程和大型发电厂的大型发电机类似。微型发电机体积只有一立方厘米。这台较新颖和较小巧的设备采用压电材料制作而成，当压电材料受到压力时，会产生电荷。这种特性已经用在基础设施的安全监控上。这种发电机在将来可以用来为大桥感应器供电，大桥感应器在人类的眼睛可以发现问题前，可以用来对裂缝和侵蚀问题提出警告。

    研究者称，利用人类身体的独特振幅，这台微型发电机就可以产生0.5毫瓦的电能（500微瓦），这些能量足够用来驱动手表，手表驱动只需要1到10微瓦之间的能量。这些能量还可以驱动心脏起搏器，它需要10到50微瓦的能量。研究者希望微型发电机得到广泛运用。噶尔谢夫说：“这种发电机较终的目标是能够运用在各个方面，例如远程无线传感器和移植手术式医疗设备。这种发电机具有很长的使用寿命，可以用在更换耗尽的电池非常昂贵的地方，以及用在更糟糕的地方，那就是必须通过连线来为传感器提供电能。”

    纳杰菲认为，电池在为当今制造的越来越多的无线传感器阵列供电时，通常是非常低效的。能源收集（Energyscavenging）可以提供一个更好的选择。“现在需要回答一个根本的问题，就是如何利用这种发电机来为无线电子设备供电。因为无线设备无处不在，同时还非常有效。目前有大量的能量围绕在这些设备周围，它们以振动能、热能、太阳能和风能的形式存在。”而这些微型发电机可以为安置在建筑物上的无线传感器提供能量，使其更加节能，或者为大型公共场所监测毒素或污染物的无线传感器提供能量。

    据报道，此项研究由美国国家科学基金会、森地亚国家实验室以及国家标准与技术研究所提供资助。美国密歇根大学正在寻求专利保护以保护这种微型发电机技术的知识产权。噶尔谢夫和其他合作者正努力通过他们的公司Enertia来将此技术商业化。

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