风力收割机利用来自低速风的能量

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新加坡南洋理工大学开发了一种低成本的装置,可以利用低速风力的能量并将其储存为电能。

南洋理工大学教授杨耀文演示了该装置如何在风洞产生的微风中产生和储存电能
南洋理工大学杨耀文教授演示该装置如何在风洞产生的微风中产生和储存电能南洋理工大学新加坡

当暴露在风速低至2m/s的风中,该设备可以产生3V的电压,并产生高达290μW的电力,可以为商业传感器提供电力,然后将获取的数据发送到手机或电脑。

这种轻便耐用的设备风力收割机还可以将不使用的任何电力转移到电池中,在那里它可以在无风的情况下为设备供电。

科学家们表示,他们的发明有可能取代电池,为LED灯和结构健康监测传感器供电。

南洋理工大学的研究小组说,该装置长15厘米,宽20厘米,可以很容易地安装在建筑物的侧面,是新加坡郊区等城市环境的理想选择,那里的平均风速低于2.5米/秒,雷暴天气除外。

该团队的研究结果发表在机械系统与信号处理“,

在他们的论文中,该团队表示,风力收割机利用所谓的奔腾效应和基于摩擦电的能量转换,将流动诱导的结构振动转换为电能。

该团队补充说,风力收割机包括一个主悬臂梁,一个塞子和一个具有一个旋转自由度的中间板。摩擦电层和电极放置在塞子表面和中板之间。在主梁的自由端固定一个钝体,产生驰振,驱动中板周期性地与塞子接触,通过摩擦电转化机构产生电能。

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南洋理工大学土木与环境工程学院(CEE)结构工程师、项目负责人杨耀文教授在一份声明中说:“作为一种可再生和清洁能源,风力发电吸引了广泛的研究关注。

“我们的研究旨在解决小型能量收集器缺乏的问题,以实现更有针对性的功能,如为小型传感器和电子设备供电。”

杨教授继续说:“我们开发的设备也可以作为小型锂离子电池的潜在替代品,因为我们的风力收割机是自给自足的,只需要偶尔维护,而且不使用重金属,如果处理不当,可能会导致环境问题。”

在实验室测试中,风力收割机持续为40个led提供4米/秒的风速。它还可以触发一个传感器设备,并为其提供足够的能量,将室温信息无线发送到手机上。
南洋理工大学的研究团队将进行进一步的研究,以进一步改善他们的设备的储能功能,并使用不同的材料进行实验,以提高其功率输出。该研究团队还在为该设备申请专利,工业界对此很感兴趣。