Батарейки більше не потрібні: як графенові сонячні панелі живлять гаджети десятиліттями

Головна мета дослідження — створення мультимодальних систем, які можуть черпати енергію з різних джерел навколишнього середовища: світла, тепла, вібрацій і навіть радіохвиль. Це критично важливо для розвитку "Інтернету речей" (IoT), де мільярди розумних гаджетів мають функціонувати автономно, пише EurekAlert.

Як це працює

Успіх експерименту залежав від розв'язання двох складних завдань: зниження споживання енергії сенсором до нановат (мільярдних часток вата) і забезпечення його живлення від навколишнього середовища. Команда з Арканзаського університету розробила графенові сонячні комірки, а інженери з Мічиганського університету створили сенсор з екстремально низьким споживанням.

Науковці з'єднали кілька графенових сонячних осередків послідовно для підвищення напруги та використали три конденсатори для накопичення енергії. Ключове досягнення — відмова від традиційної мікросхеми управління живленням і акумулятора. Це дало змогу ще більше знизити споживання енергії та збільшити термін служби системи. Адже конденсатори, на відміну від батарей, не деградують із часом.

Згідно з результатами, конденсатори заряджаються всього за кілька хвилин на світлі, але можуть живити сенсор протягом понад 24 годин без підзарядки.

Де це буде застосовуватися

Технологія підходить для сценаріїв, де заміна батарейок у датчиках занадто дорога або фізично неможлива.

• Сільське господарство: Моніторинг клімату на полях і відстеження худоби.
• Розумний будинок: Системи сигналізації та датчики протікання, які не потрібно обслуговувати.
• Промисловість: Предиктивне обслуговування обладнання (датчики вібрації і температури).
• Медицина: Носимі фітнес-трекери та медичні імпланти.

Наступним кроком стане створення кінетичного харвестера, який отримуватиме енергію з природних вібрацій графена. Об'єднавши його з сонячним елементом, дослідники планують створити універсальне джерело живлення, що працюватиме в будь-яких умовах.

Ліцензією на комерціалізацію технології володіє компанія NTS Innovations. Інтерес до тестування нових графенових харвесторів уже висловили понад 60 компаній.

Раніше повідомлялося, що в Китаї придумали, чим замінити звичайні сонячні панелі. Дослідники з Інституту напівпровідників Китайської академії наук розробили технологію, яка побила світовий рекорд ефективності та підвищила довговічність сонячних елементів, але не з кремнію, а зовсім з іншого матеріалу.