Графенові сонячні елементи обіцяють довговічні автономні сенсорні мережі
Графенові сонячні батареї: нова ера безбатарейних сенсорних систем
Завдяки спільній праці команд з Університету Арканзасу та Університету Мічігану, ми стали свідками революційного впровадження графенових сонячних батарей для живлення температурних датчиків. Це перше у своєму роді досягнення стало основою для безбатарейних сенсорних систем, що здатні забезпечувати енергією від різних джерел, включаючи сонячні, теплові, акустичні та кінетичні.
Команда дослідників створила унікальну схему з десятків графен-силіконових сонячних батарей, які з’єднані послідовно, що дозволило значно збільшити вихід напруги. Використовуючи ці джерела енергії, вони змогли заряджати накопичувальні конденсатори, що забезпечували автономну роботу датчиків протягом більше 24 годин на всього декілька хвилин зарядки. Відсутність традиційних батарей не лише знижує витрати на утримання, але й продовжує термін експлуатації сенсорів, дозволяючи їм працювати десятиліттями.
Зменшення потреби енергії до нановатних рівнів стало поворотним моментом. Це є в тисячу разів економніше, ніж споживання сучасних пристроїв. Відмова від блоків управління потужністю та пряме живлення від накопичувальних конденсаторів суттєво зменшили енергетичні втрати. Саме тому такі датчики ідеально підходять для віддалених або складних умов, де обслуговування або заміна батарей є досить складними завданнями.
Графен, відомий своєю міцністю, також продемонстрував виняткову фізичну гнучкість і довговічність. Це дозволяє створювати легші, тонші та стійкіші сонячні панелі, які заміщають традиційні матеріали. Графенові панелі показали себе значно ефективнішими, особливо за умов слабкого освітлення. Це відмінне рішення для інтеграції в Інтернет речей (IoT), забезпечуючи довгостроковий розподілений моніторинг у таких галузях, як сільське господарство, кліматичні дослідження, управління інфраструктурою та промислова автоматизація.
Пол Тібадо, фізик з Університету Арканзасу, який очолює ініціативу графенового збирача, підкреслює, що робота над додатковими способами збору енергії триває. Команда розглядає можливість інтеграції кінетичних збирачів у сенсорні масиви. З фінансовою підтримкою WoodNext Foundation та зацікавленістю з боку NTS Innovations, практичні впровадження стають все ближчими до реальності.
Ці результати відкривають нову еру для автономних сенсорних систем, що дозволяють забезпечити критичний моніторинг без звичайних батарей. Це дійсно великий крок вперед у розвитку технологій альтернативної енергетики і сенсорних систем, що не лише полегшує технічне обслуговування, але й знижує екологічне навантаження.
