Un nouveau dispositif hybride de récupération d'énergie pourrait un jour remplacer le besoin de batteries dans certains appareils électroniques de faible puissance. Le nouvel appareil collecte l'énergie ambiante perdue à partir des vibrations mécaniques et des champs magnétiques pour générer de l'électricité durable, qui pourrait potentiellement fournir suffisamment de puissance pour faire fonctionner des capteurs sans fil, stimulateurs cardiaques, et d'autres applications.

Les chercheurs, dirigé par Fulei Chu à l'Université Tsinghua de Pékin, ont publié un article sur le nouveau dispositif de récupération d'énergie hybride dans un récent numéro de Lettres de physique appliquée .

Au cours des dernières années, la récupération d'énergie est devenue une option de plus en plus attrayante pour remplacer les batteries utilisées dans les appareils à faible consommation. Alors que les batteries ont une durée de vie limitée et doivent être remplacées ou rechargées régulièrement, Les dispositifs de récupération d'énergie peuvent idéalement fonctionner de manière autonome pendant des périodes beaucoup plus longues.

L'un des plus grands défis auxquels sont confrontés les récupérateurs d'énergie est de générer suffisamment de puissance pour des applications pratiques. Une façon d'augmenter la puissance de sortie est de récolter plus d'un type d'énergie. Par exemple, bien qu'il existe une variété d'appareils qui récupèrent soit de l'énergie mécanique, soit de l'énergie magnétique, très peu d'appareils peuvent récolter les deux, malgré le fait que l'énergie mécanique et magnétique ambiante apparaissent souvent ensemble dans les milieux industriels, comme à proximité de machines électriques tournantes.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont montré que l'énergie mécanique et magnétique est « interactive, " pour que, lorsqu'ils sont combinés, ils augmentent la puissance de sortie optimale au-dessus du niveau qui est possible en utilisant chaque type d'énergie seul. Ils ont démontré les améliorations à la fois théoriquement et expérimentalement en utilisant une poutre en porte-à-faux constituée d'un matériau stratifié magnétostrictif/piéozoélectrique, qui se déplace en réponse à la fois aux champs magnétiques et aux vibrations.

"Nous avons proposé l'idée de tirer parti de deux approches différentes de récupération d'énergie et de montrer leurs interactions, " Chu a dit Phys.org . "Comme nous le savons, les récupérateurs d'énergie ont été étudiés pendant des décennies et de nombreuses méthodes sont impliquées. Cependant, chaque approche a ses défauts. Il est difficile et intéressant de dépasser les limites du récupérateur d'énergie unique. De plus, révéler la relation interactive est important pour l'ensemble de l'œuvre."

Parmi leurs résultats, les chercheurs ont découvert que la puissance de sortie dépend du fait que les excitations mécaniques et magnétiques ont des fréquences identiques ou différentes. Si les fréquences sont les mêmes, alors leur différence de phase (combien une onde est décalée par rapport à l'autre) affecte directement la tension de sortie. D'autre part, si les fréquences sont différentes, alors la différence de phase a peu d'effet sur la tension de sortie, et en fait la tension de sortie hybride n'est plus une simple onde sinusoïdale.

Avec ces idées, les chercheurs ont démontré des améliorations de la capacité énergétique, fiabilité, et la puissance de sortie optimale du dispositif hybride de récupération d'énergie. Globalement, ils pensent que les performances de l'appareil suggèrent que l'approche hybride offre une alternative prometteuse pour alimenter l'électronique de faible puissance à l'avenir.

« Nous prévoyons de mener des recherches plus approfondies dans le domaine des capteurs d'énergie à l'avenir, " dit Chu. " L'énergie éolienne, Vague d'énérgie, et des applications de matériaux plus intelligents dans les systèmes énergétiques seront au centre de nos recherches en plus des investigations plus poussées de cet article. »

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