原创 高效无线电力传输黑科技,LED灯也能远程充电

2017-6-16 16:58 522 1 1 分类: 电源/新能源

无线电力传输技术的发展将为现今社会的多种应用奠定基础,如为植入式医疗装置充电和固定式电动车无线充电。但是,要创建一个不受操作条件变化影响的系统很不容易,譬如说,不受电源与无线受电设备之间距离的制约就难以做到;而同时还要保持电力传输效率稳定的话,就存在更大的挑战。


英国《自然》杂志13日发表一项物理学最新研究成果称,美国科研团队利用宇称—时间对称(PT对称性)原理制成了一种无线电力传输系统,其在1米范围内的不同距离均能实现高效电力传输。实验中,LED灯可以在远离电源的情况下成功充电。

斯坦福研发高效无线输电新系统1


此次,美国斯坦福大学电子工程教授范汕洄及其同事创建的无线电力传输系统,在1米范围内的不同距离均能实现高效电力传输。该系统是利用宇称—时间对称原理制成的。宇称—时间对称是描述微观物体运动基本理论的量子力学中的概念,一般来讲,物理中的对称性是指一个系统在特定变换下所呈现的内在不变性,宇称—时间对称性即空间反射和时间反演下的不变性。团队利用这一原理制成的系统,可以在约1米的距离变化范围内,保持电力传输效率不变。

斯坦福研发高效无线输电新系统2


研究团队利用LED灯进行了测试实验。结果表明LED灯可以受电,而且可以远离电源——直到约1米左右的分界点,这一过程中亮度一直维持不变。在这个系统中,这涉及到充电器和LED灯泡之间的耦合电路,当灯泡移动到更远的位置时,充电器中的放大器将会提高能量,以抵消远距离造成的能量损失。范汕洄表示:“看到一个基本的物理概念在完全不同的领域得到应用,这很有趣。”


如果电源和设备之间的距离固定,那么这种设计是有效的。不过如果设备在移动中,那么这种方式就会面临挑战。


在相应的新闻与评论文章中,法国科学研究中心、巴黎高等物理化工学院科学家杰弗洛伊·萝实表示,这项最新发现有望用于为传输距离和方向持续发生变化的移动装置或车辆充电。


北卡罗来纳州立大学的丹尼尔·斯坦希尔(Daniel Stancil)认为,这个概念很有意思。他表示:“你可以在使用手机时直接充电,而不必将手机放在充电板上。”尽管实现这种自我调谐的电路还有其他方法,但他认为新方法更简单,实现起来成本也更低。


范汕洄及其同事正计划优化充电器的覆盖范围。他们将修改设计,提高充电距离。对于为移动中的车辆充电,这非常有用。


无线系统未来某天将被用于在更远的距离上传送电力。例如,一支团队正在考虑利用激光和气球技术将电力输送至灾区。最终,他们希望在太空中收集太阳能,并将其传送回地球。由于没有地球大气的阻隔,太空中可以收集的太阳能比地球上多得多。


现在人们对无线电力传输已不陌生,手机、电动牙刷这种家用设备似乎随随便便都能实现。但是它们在充电效率、电源与设备距离这两点上,始终不太理想。如今的新成果为突破以上瓶颈提供了可能。其实不仅是小家电与电动汽车,在许多“扯电线”有危险的地方,譬如矿井和石油开采,又或者“架电线”困难的地方,如孤岛和山头基站,这样高效而稳定的无线输电系统都至关重要。


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