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什么是微能量采集?如何捕获“浪费”的能量?

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肆月星 发表于 2017-10-20 15:38:52 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
本帖最后由 肆月星 于 2017-10-20 15:41 编辑

能源问题

化石燃料是有限的,也会对环境造成污染。可持续的,环保的能源可以通过核裂变获取,或者从环境之中捕获。大规模的环境能源(如太阳能,风能和潮汐能等)逐渐被广泛应用,大规模的技术研究使这些能量的捕获成为可能。

另一方面,也有少量的能量被“浪费”了,而这些能量如果被捕获也是大有用处的。即使获取这种能量的一小部分,也会对经济和环境产生重大影响。这就是微能量采集要做的事情。


什么是微能量采集?

微能量采集是捕获少量能量的过程,否则这些能量将会以热、光、声音、振动或者是运动的方式流失。使用这种捕获的能量可以用来:

提高效率——如果捕获废弃的热量并用来帮助电脑供电,则计算机成本会大幅降低
开启新技术——例如无线传感器网络

微能量采集还有可能取代小型、低功耗电子设备的电池。这可以带来几个好处:

免维护——无需更换电池
环保——电池含有对环境和人类健康有害的化学物质和金属,其处理受到严格的管制
开启新的应用——例如部署基于微能量采集技术的传感器来进行远程监控或水下位置监控

微能量采集技术的研究需要用到物理学各方面的专业知识,包括:

能量捕获
能量存储
度量衡学
材料科学
系统工程


能量能够在哪里被捕获?

在你能想到的每一个工业处理过程和日常技术应用中,能量都在消耗,例如:

电站——世界上几乎所有的电力都是由热机产生的。燃气或蒸汽动力涡轮机将热能转化为机械能,机械能再转化为电能。大约三分之二的能量输入不会转化为电力,而是以热量的形式丢失了
电脑和微波炉(实际上是我们所有的电子产品)——通过发热和/或机械运动消耗能量


我们如何捕获“浪费”的能量?

可以使用不同的微能量采集材料来捕获不同类型的“废能”,正在研发中的最有希望的微能量采集技术包括:

通过压电材料捕获振动,机械运动和声音的能量,并将其转化为电能
使用热电和热电材料捕获热量,并将其转化为电能
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