三種收集環境能源的技術

　　 伊利諾伊大學工程學院，脈沖動力：通過連在心臟表面的壓電收集裝置，能夠收集到足夠的能量供應心臟起搏器。(以及以后可能安裝在體內的傳感器)

　　我們正在進入一個新時代，通過收集環境中的微量的能量，來給一些小型設備提供電力，并完成一些非凡的工作。特別是物聯網中的需求和低成本組件推動了能量收集系統的發展，用于大規模實用性應用。

　　在去年11月在加州圣克拉拉，由IDTechEx公司贊助的一個會議中，有7個相關項目都清楚的闡述了這一信息。除了能量收集和存儲，討論的主題還包括印刷類電子產品、可穿戴設備、3-D打印、超級電容、物聯網以及石墨烯。這些看似不同的領域卻實際緊密相連著，例如：IDTexhEx的總裁Raghu Das支出，可穿戴設備在有能量收集裝置的支持后將更強大。整個會議、整個展廳中，不同技術之間的聯系時顯而易見的：超級電容在高效的存儲和釋放能量方面有巨大潛力、3—D打印能夠快速的創造原型和滿足短期生產的定制項目。

　　據IDTechEx的高級分析師分析，能量收集行業的工業總產值健在2024年增長到26億美元左右。而能量收集的主要設計原理主要來自以下三個方面：機械能、熱能和輻射。

　　三種收集環境能源的技術

　　Southeastern Railways。動能采集設備：通過裝配到火車上，該設備利用底盤運動切割磁感線產生電力，提供給傳感器。

　　機械能收集是方法之一，上圖是英國Perpetuum公司生產的一個模塊。其中的線圈是固定的，通過定子震動，為車輪軸承部位的溫度傳感器供電。英國的東南鐵路已經在全部148列Electrostar火車上安裝了該設備，在完成調試和檢錯之后，將進行大規模普及。

　　還有其他的方式能夠獲得運動中產生的能量。有很多具有壓電特性的材料：在力的作用下，材料會產生電流(恢復時也會產生)。新的材料不斷被發現。伊利羅伊大學的研究生就研發了一種能夠植入活體組織，具備生物相容性的壓電薄膜。通過在心臟表面植入一個多層器件，產生的電量能夠驅動心臟起搏器。而傳統的電池心臟起搏器需要每5-10年，通過手術進行電池更換，這樣手術帶來的風險也能被消除。同樣，壓電材料也能夠用于大規模應用。2012年的倫敦夏季奧運會中，安裝于地鐵內部的人行道照明裝置，就是通過乘客行走在特制地磚上產生的電力供應的。IDTechEx估計，2014年全球壓電市場規模約為3500萬美元，比2013年增長了一倍。

　　IDTechEx公司的分析師同時也很看好余熱熱電系統市場在未來相關發展。熱電系統已經發展了幾十年，新的固態熱電裝置能夠在更小的溫差下工作，這使得他們能夠在更廣泛的區域被使用。分析師預測，熱點市場規模將在2014年到2016年增長一倍，達到近9千5百萬美元。

　　汽車應用是目標之一，但工業應用更容易推動這一領域的經濟增長。通過余熱發電，為無線傳感器供電，能夠降低通信裝置中電源的成本和維護費用。

　　最神奇的方法應該是通過收集環境中的電池輻射進行發電。這并不是一個新方法：晶體收音機曾經風靡一時，RFID標簽和光伏電池現在也很受歡迎(無源RFID靠電磁場驅動)。這一概念能夠進一步開發利用。因此，能收集無處不在的不同頻段的無線電發電。西班牙紡織研究協會Aitex與其他研究人員合作，制造了通過微小天線織成的紡織物。采用這種紡織物制作的衣服或其他物品能夠收集無線電為一些生物傳感器和可穿戴設備供電。

　　IDTechEx會議只是總結了一部分各種好點子的具體可行案例。近年來，很多技術事件由于缺乏動力和熱情，消失了一段時間。由于受到多個市場的激勵，現在發展十分迅速，令人驚嘆的產品趕上之前的個人電腦產品的市場指日可待。能量收集產品將改變我們的日常用品、我們的數據、甚至我們的身體。