Novi način prikupljanja zalutalih magnetskih polja

"Kao što je sunčeva svjetlost besplatan izvor energije koji nastojimo iskoristiti, takva su i magnetska polja", izjavio je Shashank Priya, profesor znanosti o materijalima i inženjerstva te zamjenik prorektora za istraživanje na sveučilištu Penn State. „Tu sveprisutnu energiju imamo u svojim domovima, uredskim prostorima, radnim prostorima i automobilima. Ona je posvuda i sada imamo priliku prikupiti taj pozadinski šum i pretvoriti ga u iskoristivu električnu energiju.“

Tim predvođen znanstvenicima s Penn Statea razvio je uređaj koji daje 400 % veću snagu u usporedbi s drugim najsuvremenijim tehnologijama pri radu s magnetskim poljima niske razine, kakva se nalaze u našim domovima i zgradama.

Ova tehnologija utječe na projektiranje pametnih zgrada, koje će zahtijevati bežične mreže senzora s vlastitim napajanjem za obavljanje zadataka poput praćenja obrazaca potrošnje energije i rada te sustava daljinskog upravljanja.

„Poznato je da automatizacijom mnogih funkcija u zgradama možete znatno poboljšati energetsku učinkovitost“, rekao je Priya. „Zgrade su jedan od najvećih potrošača električne energije u Sjedinjenim Državama. Čak i pad potrošnje energije od nekoliko postotaka mogao bi značiti megavate ušteda. Senzori omogućuju automatizaciju tih upravljačkih elemenata, a ova tehnologija predstavlja realan način njihova napajanja.“

Znanstvenici su osmislili uređaje tanke poput papira, duge oko 1,5 inča (3,8 cm), koji se mogu postaviti na uređaje ili u njihovu blizinu, na svjetiljke ili napojne kabele, gdje su magnetska polja najjača. Znanstvenici navode da se ta polja brzo raspršuju udaljavanjem od izvora električne struje.

Na udaljenosti od 4 inča (10 cm) od grijalice uređaj je proizveo dovoljno električne energije za napajanje 180 LED segmenata, a na udaljenosti od 8 inča (20 cm) dovoljno za napajanje digitalne budilice. Znanstvenici su o rezultatima izvijestili u časopisu Energy and Environmental Science.

„Ovi rezultati predstavljaju značajan napredak prema održivoj energiji za integrirane senzore i bežične komunikacijske sustave“, izjavio je Min Gyu Kang, docent istraživač na sveučilištu Penn State i suautor studije.

Znanstvenici su upotrijebili kompozitnu strukturu u kojoj su slojevito spojena dva različita materijala. Jedan je od njih magnetostriktivan – pretvara magnetsko polje u naprezanje, a drugi je piezoelektričan – pretvara naprezanje, odnosno vibracije, u električno polje. Ta kombinacija omogućuje uređaju pretvaranje magnetskog polja u električnu struju.

Uređaj ima strukturu grede s jednim učvršćenim krajem, dok drugi kraj slobodno vibrira kao odgovor na primijenjeno magnetsko polje. Znanstvenici navode da magnet montiran na slobodnom kraju grede pojačava gibanje i pridonosi većoj proizvodnji električne energije.

"Ljepota ovog istraživanja je u tome što koristi poznate materijale, ali predlaže novu arhitekturu za maksimiziranje pretvorbe magnetskog polja u električnu energiju", izjavio je Priya. „To omogućuje postizanje visoke snage kod magnetskih polja niske amplitude.“