Microgenerator van nanodraden vervangt batterij

De Nederlandse TU Eindhoven ontwerpt sensoren zonder batterij, die van stroom worden voorzien door het warmteverschil tussen het oppervlak waarop de sensor is aangebracht en de omgeving.

Trefwoorden: #atomen, #batterij, #elektra, #geleiding, #indiumantimonide, #microgenerator, #microwatt, #nanodraden, #patent, #sensor, #thermo-elektrisch, #trilling, #TU Eindhoven, #warmteverschil, #zonnecellen

Lees verder

research

( Foto: TU Eindhoven - © Daniel Vakulov )

ENGINEERINGNET.BE - Minuscule sensoren, die draadloos meetwaarden doorgeven via het internet, worden al gebruikt om industriële en logistieke processen te monitoren, en zijn steeds meer in thuissituaties en de openbare ruimte te vinden.

Het is ondoenlijk om telkens de batterijen van al die sensoren te vervangen, dus er wordt naarstig gezocht naar manieren om ze van energie te voorzien.

Het zogeheten thermo-elektrische effect, waarbij warmte-energie uit de omgeving wordt omgezet in elektra, is daarvoor een geschikte kandidaat.

Elektra is bijvoorbeeld op te wekken door warmte-energie toe te voegen aan een materiaal dat zijn energie niet kwijt kan in de vorm van warmte, maar wel in de vorm van elektrische stroom.

Promovendus Daniel Vakulov van TU Eindhoven onderzocht daarom de thermo-elektrische eigenschappen van nanodraden. Deze draadjes zijn te dun om via trillingen effectief warmte te transporteren, maar dik genoeg om elektra te geleiden.

Het materiaal indiumantimonide bezit gunstige eigenschappen voor deze toepassing, door de zware atomen waaruit het materiaal is opgebouwd. Hier werden nanodraden van gemaakt.

Vakulov gebruikte deze draden voor een prototype van een micro-energiebron, met een patroon van donkere vierkantjes. Elk vlakje is een thermo-elektrische generator, bestaande uit een perceel van een halve millimeter waaruit circa een miljoen nanodraden steken. Deze wekken elk 40 microwatt bij een temperatuurverschil van 3 °C.

Er passen honderden thermo-elektrische microgeneratoren op een vingernagel; aan elkaar gekoppeld leveren die genoeg vermogen voor een miniscule sensor, om bijvoorbeeld aan de wand te plakken.

Er is inmiddels patent aangevraagd op het ontwerp. Concrete plannen om de microgenerator op de markt te brengen, zijn er nog niet. Vakulov: “TU Eindhoven heeft net een project rond nieuwe materialen gestart. Wellicht werken die materialen nog beter."

Ook ligt het voor de hand om dit soort thermo-elektrische generatoren te combineren met zonnecellen, waarbij de overtollige warmte van de panelen wordt benut door de generator.