Kinetic energy-harvesting schoenen zijn een stap in de richting van het onderweg opladen van mobiele apparaten

Anonim

Kinetic energy-harvesting schoenen zijn een stap in de richting van het onderweg opladen van mobiele apparaten

Energie

Nick Lavars

12 februari 2016

3 afbeeldingen

Energieopnemende schoenen kunnen worden gebruikt om mobiele apparaten van stroom te voorzien via een oplaadkabel, aangepast te zijn voor het leger of als energiebron voor mensen in afgelegen gebieden (Credit: UW-Madison College Of Engineering)

Door het oogsten van tegels, rugzakken en inlegzolen, is er veel gesproken over het benutten van onze kinetische energie voor het aandrijven van mobiele apparaten en andere elektronica. Een team van onderzoekers beweert een grote doorbraak te hebben gemaakt in de collectieve inspanning om menselijke beweging om te zetten in bruikbare energie, en een nieuwe methode te ontwikkelen om nuttige hoeveelheden elektriciteit uit onze voetsporen te produceren.

"Menselijk wandelen draagt ​​veel energie, " zegt professor in werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, Tom Krupenkin. "Theoretische schattingen tonen aan dat het tot 10 watt per schoen kan produceren, en die energie wordt gewoon verspild als warmte. Een totaal van 20 watt van wandelen is geen kleinigheid, vooral in vergelijking met de stroomvereisten van de meerderheid van de moderne mobiele apparaten. apparaten. "

Maar het tekenen van bruikbare energie uit deze theoretische berekeningen zou voor Krupenkin en zijn team een ​​aantal uitdagingen vormen. Het ontwerpen van een oogsttechniek die praktisch was voor de 'relatief kleine verplaatsingen en grote krachten van voetstappen', die op hun beurt krachtproducerende schoenen tot een haalbare mogelijkheid maakten, was tot nu toe een ongrijpbaar doel, ondanks de belofte van apparaten zoals de PediPower schoen attachment.

"Dus we hebben nieuwe methoden ontwikkeld om mechanische bewegingen direct om te zetten in elektrische energie die geschikt zijn voor dit soort toepassingen", zegt Krupenkin.

Omgekeerde elektrozetten is een door Krupenkin ontwikkelde techniek als een nieuwe benadering van mechanische energieopwekking met hoog vermogen. Het betreft een geleidende vloeistof die in wisselwerking staat met een nanofilm-gecoat oppervlak om elektrische energie te produceren. Hij publiceerde in 2011 een artikel waarin hij melding maakte van zijn vermogen om hoge vermogensdichtheden te produceren uit een reeks mechanische krachten, maar er is één waarschuwing: het vereist een energiebron met een redelijk hoge frequentie, hoger dan die geproduceerd door menselijke beweging.

Dus combineerden de onderzoekers reverse electrowetting met een nieuw apparaat, een bubbler genaamd, om de kloof te overbruggen. De bubbler bevat geen bewegende mechanische delen, maar bestaat uit twee vlakke platen met daartussen een geleidende vloeistof. In de bodemplaat laten kleine gaatjes gas onder druk toe, wat op zijn beurt belletjes vormt. Deze worden groter totdat ze contact maken met de bovenplaat en barsten. De snelle, voortdurende productie en het barsten van bellen wast de geleidende vloeistof heen en weer om een ​​elektrische lading te genereren.

De onderzoekers zeggen dat deze methode veel watt kan produceren ten opzichte van het oppervlak van de generator, waarbij het proof-of-concept-apparaat in eerdere experimenten ongeveer 10 watt per vierkante meter genereert. Zij beweren dat theoretische schattingen aangeven dat tot 10 kW mogelijk is. De schoenen kunnen worden gebruikt om mobiele apparaten van stroom te voorzien via een oplaadkabel, aangepast te zijn voor het leger, of fungeren als een krachtbron voor mensen in afgelegen gebieden en ontwikkelingslanden.

"De bubbler schijnt echt op het produceren van hoge vermogensdichtheden, " zegt Krupenkin. "Voor dit type mechanische energieopwekking heeft de bubbler de belofte om verreweg de hoogste vermogensdichtheid te bereiken die ooit is aangetoond. "

Krupenkin en J. Ashley Taylor, een senior wetenschapper bij UW-Madison's Mechanical Engineering Department, hebben een startup-bedrijf opgericht, genaamd InStep NanoPower, en zijn op zoek naar industriële partners om de technologie te commercialiseren. Ze hebben al samengewerkt met Vibram bij het ontwikkelen van een demonstratieschoen met de energie-oogsttechnologie die is ingebed in de zool.

Je hoort van Krupenkin in de eerste video hieronder, terwijl de tweede hem laat zien dat hij een LED-zaklamp aan de macht heeft. Het onderzoek van het team werd gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Reports.

Bron: University of Wisconsin-Madison

De onderzoekers combineerden reverse electrowetting met een nieuw apparaat, een bubbler genaamd (Credit: UW-Madison College Of Engineering)

Energieopnemende schoenen kunnen worden gebruikt om mobiele apparaten van stroom te voorzien via een oplaadkabel, aangepast te zijn voor het leger of als energiebron voor mensen in afgelegen gebieden (Credit: UW-Madison College Of Engineering)

J. Ashley Taylor (links) en Tom Krupenkin beweren een grote doorbraak te hebben gemaakt in de collectieve inspanning om menselijke beweging om te zetten in bruikbare energie (Credit: UW-Madison College Of Engineering)