无线腾;醒来设备;更稳定的钙钛矿。
无线腾
克莱姆森大学的研究人员开发了一个无线摩擦电王中林教授或W-TENG,也可以充当battery-free远程。
摩擦电王中林教授的关键是使用相反的材料在他们的亲和力为电子产生一个电压时带来的相互接触。
W-TENG,一个电极是构建弓形纤维制成的石墨烯和可生物降解聚合物聚乳酸(PLA)。解放军的有利于分离正面和负面的指控,但不太擅长进行电,这就是为什么它是成对的石墨烯。聚四氟乙烯是用于另一个电极。
“我们使用聚四氟乙烯,因为它有很多氟组高电负性,而graphene-PLA高度阳性。并列的一个好方法,创造高电压,”助理室利罗摩克里希纳Podila说克莱姆森的物理学教授。
graphene-PLA W-TENG是3 d打印出的纳米纤维(a),创建底部电极(B)的技术。然后添加为一个聚四氟乙烯板顶部电极(C)。(来源:放置能量板牙。2017年,1702736 /克莱姆森)
设备生成最多3000伏,一个足够高的电压,W-TENG周围产生电场本身可以无线感知到。其电能无线也可以存储在电容器和电池。
“这不能只给你能量,但您还可以使用电场驱动远程。例如,您可以点击W-TENG并使用它的电场作为一个“按钮”,打开你的车库门,或者你可以激活一个安全系统,所有没有电池,被动和无线,”赛Sunil Mallineni说,博士生在克莱姆森物理学和天文学。
研究人员正在与工业合作伙伴谈判开始整合W-TENG成能量的应用程序。也正在做更多的研究来取代聚四氟乙烯电极与一个更环保的电负性材料。
醒来的设备
斯坦福大学的工程师们开发了一种新方法扩展无线设备的电池寿命:a唤醒接收机在设备上,以响应传入的超声波信号。
工作在一个小得多的波长和切换从无线电波到超声波,这唤醒接收器,接收器远小于相似回应无线电信号,根据团队,工作在极低的功率和扩展范围。
一旦附加到一个设备,唤醒接收机侦听一个独特的超声波模式,告诉它什么时候打开设备。它只需要少量的力量来维持这个常数倾听,所以它仍然节省能源的整体而延长电池寿命更大的设备。一个设计良好的唤醒接收机也允许将设备打开很大距离。
阿明Arbabian、电气工程助理教授,研究生Angad Rekhi展示他们的超声波唤醒接收机和电路板用于测试其性能。(图片来源:Arbabian实验室)
设计设备提出了许多挑战,阿明Arbabian说,斯坦福大学电气工程助理教授。“按比例缩小唤醒接收器在尺寸和功耗,同时保持或扩大范围是一个基本的挑战,”他说。“但这个挑战是值得追求的,因为解决这个问题可以使可伸缩的网络唤醒接收器在日常环境中工作。”
为了使小型化唤醒接收器和降低能源消耗的数量,研究者利用高度敏感的超声波传感器、模拟声音输入转换为电信号。与技术,研究人员设计了一个系统,可以检测一个唤醒签名与1毫微瓦的信号功率。
更稳定的钙钛矿
国家可再生能源实验室(NREL)研究人员创建了一个新的设计成为一个环境稳定、高效钙钛矿的太阳能电池。虽然钙钛矿显示有前途的效率,快速降解是一个商业化的挑战。
钙钛矿的典型设计太阳能电池三明治一个洞之间的钙钛矿运输材料,薄膜的一个叫做spiro-OMeTAD有机分子掺杂锂离子和电子传输层由二氧化钛,或二氧化钛。这种类型的太阳能电池的经历几乎立即效率下降20%,然后稳步下降,因为它变得更不稳定。
“我们正在试图做的是消除太阳能电池中最薄弱的环节,”约瑟夫说路德,资深科学家在国家可再生能源实验室的化学材料和纳米科学的团队。研究人员推测,取代层spiro-OMeTAD可以阻止细胞的初始效率下降。spiro-OMeTAD电影中的锂离子移动控制不住地在整个设备和吸收水分。自由流动的离子和水的存在会导致细胞降解。
一个新的分子,绰号EH44科罗拉多矿业学院的和发展,成立spiro-OMeTAD作为替换,因为它不溶于水和不含锂。“这两个好处使我们相信这种材料将是一个更好的替代,”路德说。
使用EH44顶层解决了以后更多的逐渐退化,但没有解决最初的快速减少,细胞的效率。研究人员尝试另一种方法,这一次交换单元的底层的二氧化钛和氧化锡(SnO2)。EH44和SnO2到位,以及稳定的钙钛矿材料和金属电极替代,太阳能电池效率保持稳定。实验发现,新的SnO2层解决了化学组成问题的钙钛矿层当沉积到原来的二氧化钛薄膜。
“这项研究揭示了如何让设备更加稳定,”路德说。“这告诉我们,每个层的细胞可以在降解发挥重要作用,不仅积极钙钛矿层。”
细胞持有其94%的效率开始后1000小时的连续使用环境条件下,但是需要更多的测试来看看是否能存活20年寿命预期的太阳能电池板。
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