最近在一篇发表在《华尔街日报》传感器,研究人员提出了一个详细的讨论压电能量收割机以及他们的海洋应用程序通过一个图集。
研究:压电能量收割机的阿特拉斯海洋应用程序。图片来源:goodluz / Shutterstock.com
背景
海水污染的风险逐渐增加随着海洋产业的发展。海洋监测设备,如各种类型的传感器,正在开发来解决这个问题。许多低能量消耗传感器被引入控制海洋污染和水质评价利用微机电系统(MEMS)等技术。
最典型的趋势新开发的传感器和电气设备小型化,降低功耗和可移植性。因为电池是大而重,他们阻碍小和光电子产品的发展。因此,它是至关重要的减少电池的使用在海上设备,让他们自供电的。app亚博体育
压电效应;(一)直接压电效应;(b)逆压电效应。图片来源:Kargar S et al .,传感器
最近在海洋能源收获进步表明,电缆和电池将未来产品的淘汰,将由清洁能源代替,没有环境风险。压电材料有一个重要的能源密度亚博网站下载比其他小规模能量收割机高出三倍左右。
已经有大量生产压电能量矿车和一些潜在的应用。压电能量收割机和海洋领域的压电能量收割机,许多已开展调查。然而,他们中没有一个人放在一起综合地图集设计压电能量收割机。
关于这项研究
在目前的研究中,作者提出了一个阿特拉斯85年海上压电能量收割机的设计应用程序。atlas组织这些设计分类根据其配置,如悬臂梁、隔膜,堆叠,和铙钹配置,以及材料,耦合模式,位置,和权力范围。
阿特拉斯,一组统一的图表是展示他们的运作原则。此外,本文探讨了阿特拉斯和所有的主题,不同功能的海洋压电能源矿车也深入检查,以确定研究差距和解决问题。
作者完全集中在海洋应用的压电能量收割机因为最近的发展和利益。模式,本文还研究了压电耦合压电,压电材料对于海洋能源收集应用程序,电力收集系统、压电能量收割机分类的基础上,设备结构、海洋设施的位置,和海洋能源。亚博网站下载
相对应的阿特拉斯85压电能量收割机分为四类:(1)基于悬臂梁压电能量收割机,(2)diaphragm-based压电能量收割机,(3)基于堆叠的编程压电能量收割机,和(4)压电能量收割机基于铙钹。最后,未来的看法和挑战彻底检查。
压电耦合模式;(一)3 - 1耦合模式;(b)3 - 3耦合模式。图片来源:Kargar S et al .,传感器
观察
其中一项研究中观察到,锆钛酸铅(压电)是脆弱,脆弱的天性,断裂伸长率0.1%。同时,由于其灵活性,聚偏二氟乙烯(PVDF)是用于应用程序所需的更高的负载。
一些研究表明,压电陶瓷相比,PVDF有显著较低的杨氏模量和断裂伸长率10%。也确定在海洋应用程序中,piezoelectric-based能量收割机使用四个不同耦合模式:3 - 1、3 - 3、1 - 4、1 - 5。一些研究还表明,因为3 - 1耦合模式压电系数最低的三个耦合模式,最低的输出功率。
此外,它是确定压电陶瓷三种最常见的一种材料在海洋压电能量收割机,它有多种尺寸和功率密度。亚博网站下载一些研究还表明,PVDF-based能量收割机有大体积比压电陶瓷和超细纤维复合材料(MFC)的能量收割机以来他们的压电系数大大降低。
每体积功率密度图的海洋压电能量收割机。图片来源:Kargar S et al .,传感器
结论
总之,本文阐明压电能量收割机在海洋的基本方面的应用。作者还展示了阿特拉斯85年的压电能量收割机基于不同压电配置如隔膜、悬臂梁、铙钹、堆叠配置。
发达图集包括材料、位置、压电耦合模式,能源,功率密度以及一个统一的设计在文献中报道的示意图。团队将所有的图表的方式运作的原则是明确的。
作者强调,检查收集(阿特拉斯)将有助于确定该领域的研究空白和协助未来的设计师选择合适的材料,通过开发一个秘方配置,耦合模式,能源,位置,等等。他们还认为,这个集合的思想将帮助研究人员在开发自己的海洋能源矿车。
源
Kargar, s M。郝,G。阿特拉斯的压电能量收割机在海洋应用程序。传感器22 (5),1949 (2022。https://www.mdpi.com/1424-8220/22/5/1949。
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