Ученые Университета ИТМО развитый прототип устройства беспроводной передачи энергии на основе диэлектрических резонаторных дисков.
Эффективность технологии достигает 90%, и она сохраняется даже при изменении взаимного положения источника и приемника.
/ Siez18 /Pixabay/ПД
В 2009 году группа учёных из Массачусетского технологического института показал , что можно передавать энергию на расстояние до двух метров с КПД 45%.
Это было достигнуто за счет взаимодействия двух медных катушек.
Одна катушка была подключена к источнику переменного тока, который создавал в ней магнитное поле.
Магнитное поле, достигая второй катушки (имеющей ту же резонансную частоту), создавало переменный ток, который зажигал лампочку мощностью 60 Вт. На основании этого и ряда другие Работая, команда учёных Университета ИТМО приступила к разработке новой системы беспроводной передачи энергии.
Медные катушки были заменены диэлектрическими керамическими резонаторами, в которых магнитное поле возбуждается с меньшими потерями энергии.
Первый опытный образец системы переданный Мощность 1 Вт на расстоянии 20–30 см на частоте 2 ГГц.
В своей новой работе ученые внесли некоторые улучшения.
Например, разработаны керамические образцы с высокой диэлектрической проницаемостью.
Для новых образцов значение этой характеристики составляет 1 тысячу, что в сто раз превышает показатели обычной керамики и в десять раз превышает показатели исходного прототипа.
Этот материал позволил увеличить дальность передачи энергии, а также перейти на рабочие частоты в сотни мегагерц.
Раньше эффективность российского прототипа падала до 50% уже на расстоянии 2 см, теперь она достигает 90% на расстоянии до 10 см и снижается только на 16 см.
Подробнее о принципах работы системы можно прочитать в опубликованном исследовании ( связь ).
«Нам удалось увеличить расстояние, на которое можно было передать энергию, в пять раз [по сравнению с первым прототипом] и сделать систему более устойчивой к смещению и вращению резонаторов относительно друг друга.
В будущем это даст больше свободы пользователю, - объясняет Полина Капитанова, научный сотрудник кафедры нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО.
— Третье глобальное изменение коснулось конструкции резонаторов.
Теперь это два диска.
В отличие от сферической формы, которую мы использовали ранее, плоская конфигурация практична и позволяет говорить об использовании нашей технологии в более компактных устройствах».
Беспроводная система передачи энергии / Университет ИТМО
Последние усовершенствования позволили разработке Университета ИТМО сравняться по эффективности с зарубежным аналогом – WiTricity. Однако российский прототип более устойчив к изменению взаимной ориентации приемника и источника энергии.
По мнению ученых, при смещении дисков на расстояние 4–5 см передача энергии не прерывается.
«Сигнал» остается стабильным даже при повороте одного диска на угол до 60 градусов.
Будущее проекта
Рынок беспроводной передачи электроэнергии является одним из наиболее активно развивающихся.Ожидается, что его стоимость составит достигнет 11 миллиардов долларов при совокупном годовом темпе роста (CAGR) 23%.
Сейчас исследователи изучают различные варианты применения этой технологии, одновременно работая над уменьшением размера резонаторов.
Их диаметр в 8,5 см не позволяет использовать разработки в мобильных устройствах, поэтому пока ученые предлагают использовать технологию в электромобилях.
«Такие беспроводные системы могут быть полезны для подзарядки автомобилей», рассказывает Полина Капитанова.
«СВЧ-керамические резонаторы могут работать на более высоких мощностях, чем если бы они были сделаны из металлов, которые по своей природе быстро нагреваются».
Еще один вариант использования технологии, который рассматривают разработчики, — создание комбинированных систем.
Одна часть системы (керамический диск) будет встроена в рабочую поверхность, например, в кухонный стол, а другая — в электроприборы, скажем, в электрочайник.
Это позволит создавать многофункциональные поверхности, способные упростить обращение с техникой.
В будущем ученые также будут Планируете создать резонаторы, на работу которых не влияет их взаимное расположение.
P.S. О чем еще мы пишем в нашем блоге:
- «Новая эра веба»: Университет ИТМО начинает подготовку IT-специалистов в сфере нейротехнологий
- Как проектируются программы: от UML к автоматическому подходу
- Ненаучная революция: как отсутствие реальных исследований губит технологические проекты
-
Приключенческие Игры Не Только Для Мальчиков
19 Oct, 24 -
Основы Типографики
19 Oct, 24 -
10 Шагов Для Создания Идеальной Инфографики
19 Oct, 24 -
Аварии Года. 2020: Шесть За Семь Месяцев
19 Oct, 24 -
Универсальный Насос
19 Oct, 24 -
Amd Готовит Инструкции Sse5
19 Oct, 24
