重慶
物聯網傳感器的廣泛應用正深刻改變交通、能源、城市管理等行業,但其供電難題始終是制約產業發展的“隱形天花板”。傳統化學電池不僅維護成本高、更換頻繁,更帶來環境污染與系統穩定性差等長期痛點。近日,大連職業技術學院“能聯萬物”團隊成功研發出基于振動能量收集的自供能系統,為物聯網傳感器網絡提供了“永不更換電池”的顛覆性解決方案。
該團隊由項目負責人薄麗彤帶領,成員孟桂雨、趙琦佳等團隊同學通力合作,聚焦“無線無源供電”這一核心技術難題。其自供能系統采用壓電陶瓷(PZT)的正壓電效應原理——當材料受外界機械振動產生形變時,內部電荷中心偏移形成電勢差,從而將環境中的振動能高效轉化為電能。技術實現上,團隊創新引入金-硅共融鍵合工藝與SOI片器件,將PZT材料制備為芯片級MEMS振動能量收集器,實現了微型化、芯片化、集成化的技術突破。
為解決傳統壓電發電裝置踩踏盲區大、能量采集效率低的問題,團隊設計了三角形平衡發電結構與雙夾持形變放大機構,可將微小位移放大3.5倍,單次發電功率穩定在5-7W。同時,系統引入MPPT最大功率點追蹤算法,動態匹配不同場景下的振動頻率變化,并采用效率超過95%的同步整流電路,配合“超級電容+鋰電池”混合儲能方案,使整體能量轉化效率達到49.3%,遠超行業同類方案平均水平。
在模擬交通樞紐、智能樓宇、工業設備監測等多工況測試中,該自供能系統持續穩定運行,徹底擺脫了對化學電池的依賴,顯著降低維護成本與環境污染風險。項目負責人薄麗彤表示,團隊下一步將推動該系統與智慧城市、智能交通、環境監測等領域的深度對接,探索模塊化銷售、定制化集成、技術授權等多元商業模式,助力物聯網基礎設施走向綠色、長效、智能化的可持續發展路徑。
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