Инженеры создали самозаряжающийся пьезо-элемент, который может собрать в 5 раз больше энергии от шагов

Команда исследователей из Технологического института Джорджии недавно разработали самозаряжающийся элемент, который непосредственно преобразовывает механическую энергию в химическую. Затем элемент сохраняет энергию и по мере необходимости генерирует электрический ток.

Таки образом, этот новый пьезоэлектрический элемент все-в-одном позволяет исключить необходимость преобразования механической энергии в электрическую энергию для зарядки аккумулятора. Гибридное устройство генератор/аккумулятор использует механическую энергию более эффективно, чем системы, которые состоят из отдельных генераторов и аккумуляторов.

Элемент разработан на основе пьезоэлектрической мембраны: когда на нее оказывается механическое давление, ионы лития движутся от одной стороны элемента к другой. При переходе через поляризованную мембрану ионы лития сохраняются в виде химической энергии.

Давление, необходимое для функционирования пьезоэлемента, может быть совсем небольшим, например, нажатие пяткой обуви, так что человек может легко привести в действие элемент, просто пройдясь по нему. На данный момент команда исследователей добилась генерации электрического тока, достаточного для питания небольшого аккумулятора. Но в ближайшем будущем они планируют увеличить пропускную способность элемента.

В настоящее время команда исследователей под руководством Чжуна Линя Вана, профессора Школы материаловедения и инженерии при Технологическом институте Джорджии, построили и протестировали более 500 таких элементов питания. По результатам работы ученые считают, что гибридное устройство генератор/ячейка памяти будет в пять раз более эффективным при преобразовании механической энергии в химическую энергию, чем существующие системы из двух устройств – генератора и аккумулятора. Ну а если им удастся еще и сократить размеры корпуса нового пьезоэлемента, то его эффективность может возрасти в разы.

Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Nano Letters. Проект получил финансирование от Агентства перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (DARPA) ВВС США, Министерства энергетики США, Национального научного фонда и Программы инновационных знаний Китайской академии наук.