重庆
物联网传感器的广泛应用正深刻改变交通、能源、城市管理等行业,但其供电难题始终是制约产业发展的“隐形天花板”。传统化学电池不仅维护成本高、更换频繁,更带来环境污染与系统稳定性差等长期痛点。近日,大连职业技术学院“能联万物”团队成功研发出基于振动能量收集的自供能系统,为物联网传感器网络提供了“永不更换电池”的颠覆性解决方案。
该团队由项目负责人薄丽彤带领,成员孟桂雨、赵琦佳等团队同学通力合作,聚焦“无线无源供电”这一核心技术难题。其自供能系统采用压电陶瓷(PZT)的正压电效应原理——当材料受外界机械振动产生形变时,内部电荷中心偏移形成电势差,从而将环境中的振动能高效转化为电能。技术实现上,团队创新引入金-硅共融键合工艺与SOI片器件,将PZT材料制备为芯片级MEMS振动能量收集器,实现了微型化、芯片化、集成化的技术突破。
为解决传统压电发电装置踩踏盲区大、能量采集效率低的问题,团队设计了三角形平衡发电结构与双夹持形变放大机构,可将微小位移放大3.5倍,单次发电功率稳定在5-7W。同时,系统引入MPPT最大功率点追踪算法,动态匹配不同场景下的振动频率变化,并采用效率超过95%的同步整流电路,配合“超级电容+锂电池”混合储能方案,使整体能量转化效率达到49.3%,远超行业同类方案平均水平。
在模拟交通枢纽、智能楼宇、工业设备监测等多工况测试中,该自供能系统持续稳定运行,彻底摆脱了对化学电池的依赖,显著降低维护成本与环境污染风险。项目负责人薄丽彤表示,团队下一步将推动该系统与智慧城市、智能交通、环境监测等领域的深度对接,探索模块化销售、定制化集成、技术授权等多元商业模式,助力物联网基础设施走向绿色、长效、智能化的可持续发展路径。
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