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Ricavare elettricità dalle vibrazioni

Un team dell’UE ha proposto un sistema per convertire l’energia vibrazionale in energia elettrica su piccola scala. Il progetto ha dimostrato il concetto del dispositivo utilizzando degli strati PMN-PT a cantilever, sviluppando anche allo stesso tempo nuovi processi di microtecnologia.
Ricavare elettricità dalle vibrazioni
Le batterie standard per l’elettronica di consumo soffrono di molte limitazioni, che colpiscono negativamente anche il potenziale dei sistemi distribuiti wireless compatti. Un’alternativa promettente prevede di attingere dell’energia elettrica utilizzabile dall’ambiente che circonda un dispositivo.

Quella ricavata da questo processo si chiama energia racimolata, ed è l’elettricità che il progetto MICROGENS (Microelectromechanical generators based on high-performance piezoelectric materials), finanziato dall’UE, intendeva utilizzare. Il piano era quello di usare dei materiali piezoelettrici per convertire l’energia del movimento inutilizzata in elettricità. Il dispositivo proposto doveva essere implementato usando materiali della famiglia degli PMN-PT, e sarebbe stato in grado di utilizzare vibrazioni di basso livello. Perciò, il team aveva anche pianificato di sviluppare un processo di microtecnologia adeguato. Il progetto è stato operativo per tre anni fino alla metà del 2014.

Il lavoro è iniziato con un confronto di diversi materiali candidati, seguito dallo studio del metodo con eutettico di oro che consente il legame tra silicio e PMN-PT. Delle indagini hanno garantito che le temperature del processo rimanessero entro i limiti del materiale. Il team ha inoltre aggiunto molti altri processi di microtecnologia.

Il consorzio ha progettato e perfezionato delle strutture di raccolta a patch, producendo il dispositivo finale di circa 1,6 cm. Il dispositivo è formato da cinque cantilever PMN-PT, di dimensioni identiche ma con masse differenti, che raccolgono l’energia vibrazionale in un’ampia gamma di frequenze. I test hanno mostrato un miglioramento della potenza pari a 2,5 volte rispetto ai tradizionali materiali PZT, dimostrando l’idoneità del dispositivo per applicazioni con potenze nell’ordine dei milliwatt.

Il lavoro del progetto ha inoltre prodotto quattro articoli di giornale, due conferenze su invito e una domanda di brevetto.

Il progetto MICROGENS ha portato a nuove tecniche di sviluppo della microtecnologia, e ha confermato con successo il potenziale degli PMN-PT per l’utilizzo nella conversione dell’energia racimolata. Questi dispositivi offrono numerose ulteriori applicazioni.

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Keywords

Energia vibrazionale, PMN-PT, microtecnologia, energia racimolata, piezoelettrico