Батарейки больше не нужны: как графеновые солнечные панели питают гаджеты десятилетиями

Главная цель исследования — создание мультимодальных систем, которые могут черпать энергию из различных источников окружающей среды: света, тепла, вибраций и даже радиоволн. Это критически важно для развития "Интернета вещей" (IoT), где миллиарды умных гаджетов должны функционировать автономно, пишет EurekAlert.

Как это работает

Успех эксперимента зависел от решения двух сложных задач: снижения потребления энергии сенсором до нановатт (миллиардных долей ватта) и обеспечения его питания от окружающей среды. Команда из Арканзасского университета разработала графеновые солнечные ячейки, а инженеры из Мичиганского университета создали сенсор с экстремально низким потреблением.

Ученые соединили несколько графеновых солнечных ячеек последовательно для повышения напряжения и использовали три конденсатора для накопления энергии. Ключевое достижение — отказ от традиционной микросхемы управления питанием и аккумулятора. Это позволило еще больше снизить потребление энергии и увеличить срок службы системы. Ведь конденсаторы, в отличие от батарей, не деградируют со временем.

Согласно результатам, конденсаторы заряжаются всего за несколько минут на свету, но могут питать сенсор в течение более 24 часов без подзарядки.

Где это будет применяться

Технология подходит для сценариев, где замена батареек в датчиках слишком дорога или физически невозможна.

• Сельское хозяйство: Мониторинг климата на полях и отслеживание скота.
• Умный дом: Системы сигнализации и датчики протечек, которые не нужно обслуживать.
• Промышленность: Предиктивное обслуживание оборудования (датчики вибрации и температуры).
• Медицина: Носимые фитнес-трекеры и медицинские импланты.

Следующим шагом станет создание кинетического харвестера, который будет извлекать энергию из естественных вибраций графена. Объединив его с солнечным элементом, исследователи планируют создать универсальный источник питания, работающий в любых условиях.

Лицензией на коммерциализацию технологии владеет компания NTS Innovations. Интерес к тестированию новых графеновых харвестеров уже выразили более 60 компаний.