Ученые Новгородского университета создали материал для перспективных источников энергии.
Новая инновация позволит создавать компактные и экологически безопасные генераторы, не зависящие от солнечного света и большой площади, об этом сообщили в Минобрнауки РФ.
«Такой генератор может быть применен, например, в ветроэнергетических установках, гидрогенераторах, турбогенераторах и электрооборудовании, предназначенных для преобразования механической энергии в электрическую», — отметил профессор кафедры проектирования и технологий радиоаппаратуры НовГУ Роман Петров.
Основой разработки является использование магнитоэлектрических компонентов. Эти элементы работают благодаря магнитоэлектрическому эффекту, который позволяет преобразовывать механическую энергию в магнитную, а затем в электрическую. Конструктивно элементы выполнены в виде пластин, действующих как камертон в состоянии резонанса. Энергия вибраций интенсивно выделяется в них, после чего преобразуется до нужного уровня и накапливается.
Исследователи изучали характеристики элементов для создания особого типа генераторов — магнитоэлектрического синхронного. Идея такого генератора была разработана новгородскими учеными еще в 2015 году. Ключевыми достоинствами новой технологии являются компактность, высокая эффективность и экологическая чистота. Получаемая мощность уже сейчас позволяет использовать такие системы в автономных устройствах.
Преимущества разработки
Предлагаемое решение обладает рядом значительных преимуществ перед существующими аналогами. В отличие от солнечных панелей, оно имеет более компактные размеры и не требует для своей работы солнечного света и большой поверхности. По сравнению с тяжелыми и материалоемкими электромагнитными генераторами, магнитоэлектрические элементы значительно легче. Они также не используют в своем составе дорогостоящую медь для обмоток, что снижает себестоимость.
Для исследований были выбраны два типа элементов с различными размерами. Они состоят из склеенных между собой пластин пьезоэлектрика и тонкой гибкой магнитострикционной пластины. Для точного измерения их характеристик был специально разработан уникальный измерительный стенд. С его помощью ученые исследовали работу элементов в нерезонансном и резонансном режимах в широком диапазоне частот.
Результаты экспериментов подтвердили высокий потенциал элементов для применения в энергогенераторах. Совместная работа элементов в резонансном режиме значительно увеличивает выходную мощность на несколько порядков. Так, мощность одного элемента на резонансной частоте около 51 кГц составила примерно одно милливатт. Эта мощность в десятки милливатт уже позволяет питать маломощные энергонезависимые устройства. Полученные результаты будут использованы для создания прототипов новых генераторных систем. Обзор разработки удалось выполнить при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках проводимого в стране Десятилетия науки и технологий.
Фото: hi-tech.mail.ru