Tehnološki napredak: Baterije postaju prošlost
03.08.2024. | 15:12Bežično 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 ako biste mogli koristiti telefon uvijek i bez baterije?
Upravo na tome rade naučnici s Nacionalnog univerziteta u Singapuru. Naime, razvili su prototip modula za sakupljanje energije, rekli bismo, iz vazduha. Tačnije, radi se o modulu (a i tehnologiji) koja ambijentalne odnosno “otpadne” radiofrekvencijske signale pretvara u istosmjerni napon koji potom može da se koristi za napajanje malih elektronskih uređaja, bez upotrebe baterija.
Kako su istakli prilikom predstavljanja prototipa, tehnologije prikupljanja radiofrekvencijske energije bitne su jer smanjuju zavisnost od baterija, produžuju životni vijek uređaja, smanjuju uticaj na životnu sredinu i povećavaju efikasnost bežičnih senzorskih mreža i IoT uređaja u udaljenim područjima gdje je česta zamjena baterija nepraktična.
Ali, dodaju, takve tehnologije suočavaju se s izazovima zbog niske ambijentalne snage radiofrekvencijskog signala (obično manje od -20 dBm). Trenutna tehnologija ispravljača ili ne radi ili pokazuje nisku efikasnost pretvaranja radio frekvencija u istosmjerni napon.
Zato je tim istraživača NUS-a, u saradnji sa naučnicima sa Univerziteta Tohoku (TU) u Japanu i Univerziteta Messina (UNIMЕ) 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 istosmerni napon.
Tim je optimizovao te ispravljače i dizajnirao dvije konfiguracije – jednu koja radi između -62 dBm i -20 dBm, i grupu od 10 ispravljača redom 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 s izazovima rada pri niskoj snazi zbog ograničenja u postojećoj tehnologiji ispravljača, objasnio je profesor Jang Hjunsu s Odsjeka za elektrotehniku i računarski inženjering na NUS College of Design and Еngineering, koji je predvodio projekt.
Pojašnjavajući ovu novu tehnologiju, prof. Jang je istakao da su optimizovali ispravljače za rad na niskim nivoima radiofrekvencijske snage dostupnim u okruženju i integrisali niz takvih ispravljača u modul za prikupljanje energije za napajanje LЕD 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 serija za razne radio frekvencije i komunikacione aplikacije male snage – dodao je profesor Jang.
Еksperimentalno istraživanje sprovedeno je u saradnji s profesorom Šunsukeom Fukamijem i njegovim timom s TU-a, dok je simulaciju sproveo profesor Đovani Finokio s UNIMЕ-a. Rezultati su objavljeni u prestižnom časopisu, Nature Electronic, 24. jula 2024.
Istraživački tim NUS-a sada istražuje integraciju antene na čipu za poboljšanje efikasnosti i kompaktnosti tehnologija ispravljača.
Takođe namjeravaju da sarađuju s industrijskim i akademskim partnerima za unapređenje samoodrživih pametnih sistema zasnovanih na ovakvim ispravljačima na čipu. To bi moglo da utre put kompaktnim tehnologijama na čipu za bežično punjenje i sisteme detekcije signala.
