Uusi menetelmä pienenergian keruuseen

VTT:n tutkijat ovat todentaneet uuden tavan muuttaa ympäristön mekaanista värinää sähköenergiaksi materiaalin työfunktioon perustuvan varautumisilmiön avulla.

Kun kaksi eri työfunktion omaavaa johtavaa kappaletta, kuten alumiini ja kupari, kytketään sähköisesti yhteen, ne varautuvat vastakkaismerkkisiksi. Metallilevyjä liikuttamalla tehdään työtä varausten Coulombin vetovoimaa vastaan. Ilmiö toimii myös puolijohtavilla aineilla ja ilmiö tuottaa vaihtosähköä.

Mekaanisista värinöistä sähköä tuottavien pienenergian keräimien tutkimustyö on keskittynyt pietsosähköisiin rakenteisiin sekä sähköstaattisiin komponentteihin, joiden sähköenergian tuottotapa muistuttaa VTT:n kehittämää menetelmää.

Toisin kuin sähköstaattiset komponentit, VTT:n kehittämä tapa ei vaadi ulkoista paristoa tai valmistusteknisesti ja käyttöiältään haasteellisia elektreettimateriaaleja. VTT:n arvion mukaan uusi menetelmä voisi olla teollisuuden käytössä 3-6 vuoden kuluttua.

Myös alan pietsosähköisen tekniikan parissa tapahtuu kehitystä. Tähän asti pietsosähköinen materiaali on ollut yleensä lyijy zirkonium titaani -komposiitti (PZT).

Alumiininitridi (AIN) on toinen vaihtoehto. PZT:hen verrattuna sillä on suotuisammat mekaaniset ominaisuudet, se on lyijytön, vakaampi ja biologisesti yhteensopiva. Lisäksi sitä voidaan integroida tavanomaisiin mikroelektroniikan valmistusmenetelmiin.

Fraunhofer Instituutin tutkijat ovat kehittäneet menetelmän, jolla he voivat saostaa erittäin homogeenisia kerroksia halkaisijaltaan jopa 200-milliselle kiekolle.

Tämä kustannustehokas menetelmä on jo niin pitkälle, että Frauhhofer esittelee tekniikkaansa marraskuun 11. päivänä alkavilla Electronica-messuilla.

Menetelmää ovat olleet kehittämässä myös Dresdenin ja Oulun yliopistot. Niiden avulla tehdyissä testeissä AlN-pinnoitetuilla kuuden neliösentin piiliuskoilla saatiin generoitua satojen mikrowattien teho.

Jo aiemmin keväällä Hannoverin messuilla Fraunhofer IWS:n tutkijat esittelivät tulostusprosessilla tuotettuja lämpösähköisiä generaattoreita. Tavoitteena on että näin niistä tulisi niiden edullisia, että niillä voisi pinnoittaa suuria pinta-aloja kuten voimalaitosten jäähdytystornien sisäpinta.

Aiheesta aiemmin:

Pienenergian keruun uusia konsteja