K. J. [ Zimo ]

Baterije odlaze u zaborav

Naučnici razvijaju tehnologiju napajanja „iz vazduha“

Bežično punjenje uređaja nije ništa novo. Korisnicima pametnih telefona dobro je poznat princip da jednostavno stave telefon na podlogu za punjenje i baterija će se napuniti.

Ali šta kad biste mogli da koriste telefon uvijek i bez baterije? Upravo na tome rade naučnici s Nacionalnog univerziteta u Singapuru, piše Zimo.

Naime, razvili su prototip modula za sakupljanje energije, reklo bi se – iz vazduha.

Tačnije, radi se o modulu (a i tehnologiji) koja ambijentalne, odnosno “otpadne” radiofrekvencijske signale pretvara u jednosmerni napon koji se potom može koristiti za napajanje malih električnih uređaja, bez upotrebe baterija.

Kako su istakli prilikom predstavljanja prototipa, tehnologije prikupljanja radiofrekvencijske energije bitne su jer smanjuju zavisnost od baterija, produžavaju životni vek uređaja, smanjuju uticaj na okolinu i povećavaju izvodivost bežičnih senzornih mreža i IoT uređaja u udaljenim područjima gdje je česta zamjena baterija nepraktična.

Suočeni sa izazovima

Ali, dodaju, takve tehnologije suočavaju se sa izazovima zbog niske ambijentalne snage radiofrekvencijskog signala (obično manje od -20 dBm).

Trenutna tehnologija ispravljača ili ne radi ili pokazuje nisku efektivnost pretvaranja radiofrekvencija u jednosmjerni napon.

Stoga je tim istraživača iz Singapura, u saradnji sa naučnicima sa Univerziteta Tohoku (TU) u Japanu i Univerziteta Mesina (UNIME) u Italiji, razvio kompaktnu i osjetljivu tehnologiju ispravljača koja koristi “spin-rectifier” (povratni ispravljač) na nanoskali za pretvaranje ambijentalnih bežičnih radiofrekvencijskih signala snage manje od -20 dBm u jednosmjerni napon.

Tim je optimizovao te ispravljače i dizajnirao dvije konfiguracije – jednu koja radi između -62 dBm i -20 dBm, i niz od 10 ispravljača u nizu u modulu za prikupljanje energije.

Rezultat je bio uspješno napajani komercijalni senzor temperature na -27 dBm.

“Prikupljanje ambijentalnih radiofrekvencijskih elektromagnetskih signala ključno je za unapređenje energetski efikasnih elektronskih uređaja i senzora. Međutim, postojeći moduli za prikupljanje energije suočavaju se sa izazovima rada pri niskoj snazi ​​zbog ograničenja u postojećoj tehnologiji ispravljača, objasnio je profesor Jang Hunso sa Odseka za elektrotehniku ​​i kompjutersko inženjerstvo na NUS College of Design and Engineering, koji je predvodio projekat.

Pojašnjavajući ovu novu tehnologiju, prof. Jang je istakao da su optimizovali ispravljače za rad na niskim nivoima radiofrekvencijske snage dostupnim u okolini i integrisali niz takvih ispravljača u modul za prikupljanje energije za napajanje LED i komercijalnih senzora pri radiofrekvencijskoj snazi ​​manjoj od -20 dBm.

„Naši rezultati pokazuju da je SR-tehnologiju lako integrisati i skalabilna je, olakšavajući razvoj velikih ispravljačkih nizova za razne radiofrekvencije i komunikacione aplikacije male snage“, dodao je prof. Jang.

Rezultati su objavljeni u prestižnom časopisu „Nature Electronics“.

Istraživački tim NUS-a sada istražuje integraciju antene na čipu za poboljšanje efikasnosti i kompaktnosti ispravljačkih tehnologija.

Takođe namjeravaju da sarađuju ​​sa industrijskim i akademskim partnerima za unapređenje samoodrživih pametnih sistema zasnovanih na ovakvim ispravljačima na čipu.

To bi moglo utrti put kompaktnim tehnologijama na čipu za bežično punjenje i sistema detekcije signala.