Overschot aan wifi omzetten in stroom voor apparatuur door baanbrekende technologie

AmsterdamOnderzoekers hebben een methode gevonden om ongebruikte Wi-Fi- en Bluetooth-signalen om te zetten in bruikbare energie. Een nieuwe technologie, ontwikkeld door teams van de Tohoku Universiteit, de Nationale Universiteit van Singapore en de Universiteit van Messina, zet efficiënt laagvermogen radiogolven om in gelijkstroom. Deze technologie zou elektronische apparaten en sensoren kunnen aandrijven zonder batterijen nodig te hebben. De bevindingen werden op 24 juli 2024 gepubliceerd in Nature Electronics.

De nieuwe technologie, een 'rectificator', biedt een oplossing voor de inefficiëntie van bestaande methoden zoals de Schottky-diode bij het omzetten van RF naar DC. Deze geavanceerde rectificator maakt gebruik van een nanoschaal spin-rectificator (SR) vervaardigd uit een magnetische tunnelkruising met CoFeB en MgO. Onderzoekers hebben de SR verbeterd door de magnetische eigenschappen van de materialen, het ontwerp van het apparaat en de kenmerken van de tunnelbarrière aan te passen. Ze testten de conversie van RF naar DC in twee verschillende opstellingen.

• Een enkele SR-gebaseerde rectenna die werkt tussen -62 dBm en -20 dBm
• Een reeks van 10 SR's in serie

De onderzoekers gebruikten de SR-array in een energie-oogstmodule om een commerciele temperatuursensor van stroom te voorzien bij -27 dBm.

Lees ook:

Vandaag · 03:23

Nieuw onderzoek: Mechanische signalering in de hersenen biedt hoop op Alzheimer-behandeling

Deze doorbraak brengt grote voordelen met zich mee. Het opvangen van RF-energie uit de lucht kan het batterijgebruik aanzienlijk verminderen, de levensduur van apparaten verlengen en de milieuschade verkleinen. Dit is vooral nuttig voor apparaten op afgelegen locaties waar het vervangen van batterijen lastig is. Deze apparaten kunnen in plaats daarvan worden aangedreven door de veelvoorkomende RF-signalen om ons heen.

Het succes van deze technologie zou kunnen leiden tot duurzamere energieopties voor kleine elektronische apparaten. Deze verandering zou zeer nuttig zijn voor het Internet of Things (IoT), waar veel sensoren en apparaten efficiënte energiebronnen nodig hebben. In de toekomst zouden we het gebruik van on-chip antennes kunnen zien om deze apparaten efficiënter en compacter te maken. Onderzoekers ontwikkelen ook manieren om de impedantie in grote SR-arrays aan te passen door seriële en parallelle verbindingen te gebruiken en door individuele SR's met on-chip interconnecties te koppelen voor betere RF-energieopslag.

Deze technologie biedt een milieuvriendelijk alternatief. Door gebruik te maken van energie oogsten uit de omgeving, kunnen elektronische apparaten zelfvoorzienend worden. Deze methode kan energieproblemen aanpakken door de draadloze signalen te benutten die overal om ons heen aanwezig zijn.