Создан автономный датчик CO₂ с вибрациями вместо батареек
Борьба с выбросами CO₂ начинается с маленького генератора, который не боится грязи и тряски.
В KAIST (Корейский институт передовых технологий) объявили о создании системы для мониторинга углекислого газа, которая работает без батарей и проводов. Команда профессора Кёнха Квон из Школы электротехники вместе с коллегами из Университета Чунган разработала устройство, собирающее энергию от вибраций вокруг — например, от промышленного оборудования — и использующее ее для измерения уровня CO₂ и передачи данных.
Результаты опубликованы в издании Nano Energy.
Проблема в том, что сегодня датчики CO₂ зависят от внешнего питания: их либо подключают к сети, либо постоянно меняют батареи. Это ограничивает их применение — например, в удаленных или труднодоступных местах. Новое решение обходится без проводов, превращая даже слабые вибрации в электричество.
Сердце системы — наногенератор (TENG), который улавливает колебания с частотой до 300 Гц и амплитудой до 4 мм.
Трибоэлектрический наногенератор (TENG) — устройство, которое вырабатывает ток за счет трения материалов (например, полимеров) при вибрациях. Чем сильнее колебания, тем больше энергии он собирает.
Ученые усилили его эффективность, добавив пружины и четыре слоя генераторов.
Теперь он выдает 0,5 мВт мощности — этого хватает, чтобы раз в несколько минут включать датчик CO₂ и отправлять данные по Bluetooth.
Для экологического мониторинга важно, чтобы система работала автономно годами, — объясняет профессор Квон. — Наша технология позволяет измерять CO₂ без ограничений по энергии. В будущем так можно будет отслеживать и другие загрязнители.
Сравнение датчиков CO₂
| Характеристика | Обычные датчики | Новая система KAIST |
|---|---|---|
| Питание | Батареи/сеть | Вибрации — автономно |
| Обслуживание | Замена батарей | Не требуется |
| Установка | Ограничена проводами | Любое вибрирующее место |
| Стоимость | Выше: расходники | Ниже в долгосрочной перспективе |
Польза исследования
- Снижение затрат на обслуживание датчиков в промышленности — не нужно тянуть провода или менять батареи.
- Мониторинг в реальном времени на заводах, трубах, в шахтах — там, где раньше это было сложно.
- Экология — точные данные по выбросам помогут компаниям и правительствам действовать точечно.
Отметим, что пока система тестировалась в лаборатории с искусственными вибрациями. В реальности частоты и амплитуды колебаний на производстве могут быть хаотичными — например, из-за износа оборудования. Если генератор не адаптируется к таким условиям, его эффективность упадет.
Ранее ученые сообщили о наногенераторах для роботов, которые будут превращать потенциально потерянную энергию в полезную.
