Hoe elektriciteit wordt opgewekt

Er wordt een nieuw ontwerp voor draagbare power harvester ontwikkeld om elektriciteit op te wekken uit menselijke spierbewegingen. Een klein flexibel piëzo-elektrisch nikkel-ferromagnetisch vrijdragend anker wordt op een flexibel aluminium- of magnesiumsubstraat gehecht en voorzien van een dunne flexibele polymere oppervlakte-elektrode.

Het anker bestaat uit een magnetische motor met verschillende dunne geleiders, die rond de buitenrand van het anker zijn geplaatst en op een flexibele kunststof plaat zijn bevestigd. De flexibele kunststof wordt in verschillende lengtes gesneden, meestal tussen de zes en acht millimeter, afhankelijk van de toepassingsvereisten. Een reeks koperen geleiders kan op het aluminium of magnesium substraat worden aangesloten, waardoor een enkele dikke koperen geleider wordt gevormd.

De elektrostatische kracht die op de koperen geleiders wordt uitgeoefend, wordt vervolgens in de plastic huls geleid, waar deze in wisselwerking staat met de driedimensionale beweging van de bewegende elektromotor. Door de kracht worden de elektrostatische ladingen van de koperelektrode afgestoten. Deze ladingen stoten elkaar vervolgens af en creëren een elektrische stroom.

Dit concept is ontwikkeld als prototype van een elektromotor, maar het apparaat kent ook vele andere mogelijke toepassingen, waaronder het opwekken van elektriciteit voor industriële, huishoudelijke en medische doeleinden. Hetzelfde concept kan ook worden gebruikt om elektriciteit op te wekken met water en de mechanische werking van wind, om elektriciteit op te wekken om draagbare elektronische apparaten zoals opladers voor mobiele telefoons van stroom te voorzien. Het apparaat kan ook worden gebruikt om elektriciteit op te wekken op afgelegen locaties, zoals op schepen, om elektriciteit op te wekken die nodig is voor medische en reddingsoperaties op afstand.

De elektrostatische stroomgenerator heeft veel voordelen ten opzichte van traditionele elektrische generatoren. Een voordeel is dat de elektroden op afstand van de elektrische componenten worden bevestigd. Dit voorkomt mogelijke elektrostatische interferentie, die het opgewekte elektrische vermogen zou kunnen verminderen en de efficiëntie zou kunnen beïnvloeden.

Het vermindert ook de behoefte aan een permanente elektrische verbinding tussen de componenten, en vermindert ook de noodzaak om een ​​van de elektrische componenten aan te passen om elektriciteit op te wekken. Het enige dat nodig is, is zorgen voor een statische voeding, die kan worden geleverd door een bestaand elektriciteitsnet, en de flexibele plastic elektroden op het flexibele aluminium en magnesiumsubstraat installeren. Het geproduceerde vermogen wordt vervolgens via een elektrische kabel overgebracht naar een gelijkstroomtransformator, die het elektrische vermogen omzet in wisselstroom die nodig is om een ​​reeks draagbare apparaten van stroom te voorzien.

De initiële kosten voor de fabricage van dit apparaat zijn veel lager dan die van conventionele generatoren, waardoor ze een levensvatbare alternatieve bron van elektriciteit zijn voor veel industrieën en individuen. Ook is de apparatuur zelf goedkoop en gemakkelijk te onderhouden en te repareren in geval van mechanische defecten.

De enige tegenvaller is dat de opgewekte elektriciteit voor veel doeleinden, zoals het voeden van medische apparatuur, niet voldoende zal zijn. Maar vanwege zijn hoge efficiëntie, zijn energie-efficiëntie en zijn vermogen om continu elektriciteit op te wekken, kan het apparaat worden gebruikt om een ​​onbeperkte hoeveelheid energie te leveren voor veel toepassingen.

Dit type apparaat moet echter worden beschouwd als een langetermijnoplossing voor de meeste industriële toepassingen. De apparaten zijn nogal kwetsbaar en hun levensduur is relatief kort - meestal slechts een paar jaar.

Dit type generator is ook minder efficiënt dan andere soorten goedkope apparaten, zoals magnetische generatoren. Magnetische generatoren hebben geen permanente verbindingen nodig en zijn moeilijker te wijzigen en te onderhouden, maar ze kunnen veel krachtiger en efficiënter zijn in termen van totale output. Omdat ze geen permanente elektrische aansluitingen gebruiken, kunnen ze ook worden gebruikt voor het voeden van apparaten zoals medische apparatuur.

Magnetische generatoren zijn ook efficiënter in termen van hun energieproductie. Deze generatoren kunnen maximaal acht apparaten tegelijk voeden en meer dan twee keer zoveel energie produceren als een elektrostatische generator.

Magnetische generatoren kunnen ook worden gemaakt om op zonne-energie of windenergie te werken. Deze generatoren kunnen echter meer elektriciteit opwekken als ze op hogere snelheden draaien. Hierdoor is één voor één draaien op lage snelheidsstromen geen optie.

Elektro componenten

Interessante links