如何制造持续(几乎)永久的电池

作者:仪筇

<p>本文是构建电池未来系列的一部分我们如何创建电池,运输和工业所需的电池以及阻碍的方向</p><p>您可以在此处阅读本系列的其余部分当电池电量不足时,通常需要手动充电,但正在开发新的方法来帮助这种能源无限期地使用传感器的活动需要自我维持电池这些包括跟踪野生动物如飞狐,在澳大利亚热带雨林和亚马逊地区进行多年生物多样性评估,研究大堡礁的健康状况这是能量收集派上用场的地方能量收集可以从环境中收集能量 - 通过例如太阳或振动,但就像用于电网的风能和太阳能一样,移动技术的能量收集提供了间歇性和不可预测的能源供应这就提出了如何在最重要的时候持续为这些设备供电的挑战解决问题,我们设计了一个软件框架,可以根据af调整设备的传感和计算任务收获能源的预测这可以确保传感器可以收集和发送必要的数据,而不会耗尽电力我们的软件旨在帮助设备以能量中性的方式运行,这样电池可以无限期地持续运行或直到其充电周期耗尽例如我们用于研究飞狐的Camazotz跟踪设备这个设备使用项圈连接到动物并收集GPS数据以了解它们的运动它还有一个小电池和太阳能电池板每天充电我们的软件可以预测可能的运动动物和能源的可用性,并使用这些数据来确定使用板载传感器的合适时间表这可确保获得GPS样本所需的能量不会超过我们期望通过太阳能电池板获得的能量此软件框架也可用于消费类设备,如智能手机和可穿戴设备但是,虽然这个ap没有硬电池寿命实现,电池持续多长时间仍然取决于电池在死亡前可以充电的最大次数其他研究人员正在探索能量正向感应能量可以从人体运动中获取,这可以反过来为可穿戴设备供电但是在除了提供一定的功率外,还可以从收获的能量信号中重建有关人类活动的信息,例如穿着者是否行走或跑步</p><p>当然,在野外无限期运行的电池供电设备存在挑战</p><p>电池可能会将有害的化学物质(如镍,镉或氢氟酸)泄漏到环境中,甚至在极端高温下着火例如,使用电池供电的传感器监测大堡礁的健康状况时,任何电池供电的设备都必须完全密封并与水隔离开发生物降解的电池是一个有趣的方向,可以减少环境i大型传感系统的影响一些研究人员正在试验使用丝绸,皮肤色素黑色素和电解质盐水溶液的可溶性电池</p><p>还必须考虑动物福利:长期野生动物追踪的装置必须要轻便小,以便动物可以移动通常,或者在设定的时间有一个下降机制从哲学的角度来看,创造能够感知,思考和行动的无限动力设备使我们更接近创造人造生命形式具有通过3D打印再现能力的夫妇例如,并学习他们自己的程序代码,并获得创建自我维持的机器的大部分基本组件自我维持的电池供电设备也可以继续从他们的环境收集超出预期任务的数据这可能导致收集可能具有隐私或政治影响的非预期数据受电池供电设备风险的影响ces,一些制造商已经创造了无电池感应设备,以消除对电池充电和环境风险的需求</p><p>这开辟了新的应用,例如将传感器放置在人体和动物体内以进行生理传感 这些设备不是持续存储能量,而是可以使用近场无线电波或其他附近能源来收集足够的电力,按需进行有限的一组传感或计算操作</p><p>它们在概念上类似于无源射频识别(RFID),但可能提供更多信息,而不仅仅是标签的标识缺点是它只能在特定条件下工作特别是,它要求能源在被动设备的非常短的距离内能源可持续性将对于从动物检测和跟踪到运输和物流的应用至关重要公司已经开始引入增值服务,如基于传感器的物流,....

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