Энергичный шаг в энергетическое будущее

В скором времени, вместо прогулок за покупкой новых батареек, достаточно будет просто совершить прогулку. Обувь с подзарядкой сделает свое дело.

Американские инженеры, возглавляемые Томом Крупенкиным, предложили очередной вариант устройства, превращающий механическую энергию в электрическую. В полной мере заменить зарядные устройства оно не сможет. Однако сильно увеличит промежуток времени между подзарядками различных гаджетов.

Исследования показали, что в процессе ходьбы при шаге рассеивается 20 Вт мощности в виде тепла. Поиском способов извлечения и накопления которого и занимаются разработчики. Правда, пока высокой эффективности достичь не удалось — специалисты смогли генерировать от нескольких микроватт до всего лишь сотен милливатт — для портативных электронных устройств этого недостаточно.

Способы

Один из способов решения данной задачи заключается в использовании обыкновенного электростатического конденсатора, накапливающего заряд и состоящего из двух плоских тонких электродов. Электроды устанавливаются параллельно друг другу с разделяющим их слоем диэлектрика. Один электрод аккумулирует положительные, другой — отрицательные заряды. Количество же зарядов, которые способен накопить конденсатор, зависит от свойств этих электродов, а также от толщины и свойств диэлектрика. При сдавливании конденсатора и уменьшении расстояния между электродами (обкладками) возрастает напряжение и увеличивается емкость. После этого в цепи, связанной с обкладками, возникает необходимый электрический ток. Когда внешнее давление прекращается, система автоматически возвращается в изначальное состояние.

Ключевым моментом этого подхода является то, что при уменьшении расстояния между обкладками и увеличении емкости конденсатора соответственно растет напряжение и эффективность подобного генератора.

Но из-за поверхностных неровностей обкладок, находящихся под деформирующим давлением, достигнуть минимального расстояния для наиболее эффективного получения энергии очень сложно. Обычно оно составляет примерно микрометр, чего крайне недостаточно.

Исходя из этого, команда Крупенкина решила заменить один твердотельный электрод проводящей жидкостью. Для этого они нанесли капли жидкости на плоский проводник, на который поместили другой тонкий проводник, покрытый изолятором толщиной в 10-50 нм. Этой величиной и ограничилось расстояние между электродами конденсатора. При давлении на верхнюю обкладку создается приличное напряжение. По расчетам инженеров, для конденсатора площадью, равной площади ноги среднего размера. Таким способом можно будет получать до 2 Вт энергии, что в несколько раз больше других аналогичных систем. Это означает, что полная подзарядка стандартного мобильника потребует двухчасовой прогулки.

Вдохновленные результатами разработки, авторы зарядного устройства основали компанию InStep NanoPower с целью коммерциализации новой технологии. В настоящее время они создают рабочий прототип генератора для помещения его в подошву обуви. Первый результат обещают продемонстрировать примерно через два года.