Extracción de energía electrostática de materiales piezoeléctricos


Investigadores de la Universidad de Melbourne han simplificado la evaluación comparativa de materiales piezoeléctricos mediante la incorporación de señales electrostáticas en el procesamiento de señales.

Un pico de energía inesperado es como un fusible quemado y un dispositivo no puede manejar la energía adicional. Crédito de la foto: Shutterstock
Un pico de energía inesperado es como un fusible quemado y un dispositivo no puede manejar la energía adicional. Crédito de la foto: Shutterstock

Los materiales piezoeléctricos se refieren a sustancias sólidas como cristales, huesos o proteínas que pueden generar una carga eléctrica en respuesta a la presión mecánica. Los materiales de recolección de energía alimentan las células solares, los dispositivos portátiles, los implantes y las naves espaciales, y mantienen los dispositivos cargados sin cables. Sin embargo, la medición precisa de la producción de energía es crucial para los recolectores de energía eficientes.

Investigadores de la Universidad de Melbourne han simplificado la evaluación comparativa de materiales piezoeléctricos mediante la incorporación de señales electrostáticas en técnicas de procesamiento de señales. La contabilidad de la energía fantasma en la electrónica avanzada es fundamental. Hasta ahora, no estaba claro si los recolectores de energía basados ​​en el movimiento generan energía fantasma. El equipo encontró una forma de detectar energía fantasma analizando la señal eléctrica de un material en movimiento.

Índice del contenido

Medir energía fantasma

La piezoelectricidad convierte la energía mecánica en voltaje. Los polímeros piezoeléctricos alimentan los dispositivos portátiles al convertir el movimiento en electricidad. Sin embargo, puede acumular cargas electrostáticas superficiales debido a la fricción generada durante la salida eléctrica. Los efectos inducidos por la fricción en la recolección de energía deben entenderse para evitar picos inesperados de rendimiento de energía en dispositivos electrónicos. Es difícil distinguir entre señales piezoeléctricas intrínsecas y señales impedidas triboeléctricamente. Los investigadores envolvieron recolectores de energía en el adhesivo conductor para determinar la precisión de la señal. Los recolectores de energía blindados tenían una respuesta de frecuencia única que los diferenciaba de los recolectores sin blindaje.

encontrar energía fantasma

Los investigadores utilizaron la transformada rápida de Fourier de la salida eléctrica del recolector de energía para identificar la energía fantasma. La Transformada Rápida de Fourier convierte una señal analógica como B. un voltaje en el tiempo, en el dominio de la frecuencia para detectar repeticiones en la señal. La recolección de energía basada en el movimiento debe tener un espectro de frecuencia simple que se asemeje a un solo rascacielos. Sin embargo, cuando la energía fantasma está presente, el espectro se vuelve complejo y se parece al horizonte de una ciudad. Estas distorsiones armónicas pueden amplificar la señal fuente.

Eliminar la energía fantasma

La transformada de Fourier se usa para detectar perturbaciones en las mediciones piezoeléctricas causadas por pequeñas áreas de fricción durante la prueba. Es una herramienta útil para el análisis de datos para detectar tendencias y anomalías de señales. Los picos de energía adicionales pueden parecer beneficiosos, pero pueden dañar el dispositivo al causar una sobrecarga. El equipo probó muestras piezoeléctricas de varias maneras y demostró cómo se puede identificar la energía fantasma durante la evaluación comparativa utilizando una técnica de transformada de Fourier simple. Al detectar y cuantificar la energía fantasma, los investigadores pueden usar filtros de señal para aislar y eliminar la interferencia. Los fabricantes de recolectores de energía piezoeléctrica pueden usar esta técnica para crear dispositivos precisos para diversas aplicaciones y extender su vida útil.

Referencia: Ronald T. Leon et al, Decoupling Piezoelectric and Triboelectric Signals from PENGs Using the Fast Fourier Transform, nano energía (2023). DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108445

Si quieres conocer otros artículos parecidos a Extracción de energía electrostática de materiales piezoeléctricos puedes visitar la categoría Electrónica.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Subir