VTT:ltä uusi menetelmä sähkön tuottamiseen
VTT:n tutkijat ovat todentaneet kokeessaan ensi kertaa uuden tavan tuottaa sähköenergiaa. Uutta sähköntuottotapaa voidaan hyödyntää muun muassa energian keräämisessä, jossa ympäristön energiaa, kuten mekaanista värinää, muutetaan sähköenergiaksi. Energian keräimiä tarvitaan esimerkiksi langattomissa, energiaomavaraisissa antureissa ja lääketieteen implanteissa, joissa ne voivat jatkossa korvata paristojen käytön. Tulevaisuudessa energian keräimet voivat avata uusia sovellusmahdollisuuksia muun muassa puettavan elektroniikan alalla.
VTT:n tutkijat tuottivat sähköenergiaa aineiden työfunktioon perustuvan varautumisilmiön avulla. Työfunktio on aineen elektroneita kuvaava suure, joka määrittelee myös valosähköisen ilmiön. Kun kaksi eri työfunktion omaavaa johtavaa kappaletta, kuten alumiini ja kupari, kytketään sähköisesti yhteen, ne varautuvat vastakkaismerkkisiksi. Metallilevyjä liikuttamalla tehdään työtä varausten Coulombin vetovoimaa vastaan. VTT:n kokeessa näin aikaan saatu potentiaalienergia muutettiin hyödylliseksi sähkötehoksi yhdistämällä levyt ulkoiseen piiriin. Ilmiö toimii myös puolijohtavilla aineilla ja kappaleiden periodinen liikuttelu tuottaa vaihtosähköä.
Nykyisissä anturisovelluksissa ja lääketieteen implanteissa, esimerkiksi sydämentahdistimissa, sähköä tuotetaan yleensä edelleen paristojen avulla. Mekaanisista värinöistä sähköä tuottavien pienikokoisten energian keräimien tutkimustyö on keskittynyt pietsosähköisiin aineisiin perustuviin komponentteihin sekä sähköstaattisiin komponentteihin, joissa sähköenergian tuottotapa muistuttaa VTT:n kehittämää menetelmää. Toisin kuin sähköstaattiset komponentit, VTT:n kehittämä sähköntuottotapa ei kuitenkaan vaadi ulkoista paristoa tai valmistusteknisesti ja käyttöiältään haasteellisia elektreettimateriaaleja.
VTT:n arvion mukaan uusi sähköntuottotapa voisi olla teollisuuden käytössä 3-6 vuoden kuluttua. Energian keräimet ja uudet anturiratkaisut ovat yksi lähitulevaisuuden megatrendeistä. Energian keräimillä voidaan korvata paristot ja muut energialähteet sovelluskohteissa, joiden huoltaminen on vaikeaa tai mahdotonta.
Tutkimustulokset on julkaistu Scientific Reports -lehdessä.
Tieteellinen artikkeli verkossa: http://www.nature.com/srep/2014/141028/srep06799/full/srep06799.html
Kuva: Uuden sähköntuottomenetelmän periaatekuva. Kappaleilla 1 ja 2 on eri työfunktiot.
Lisätietoja:
VTT
Aapo Varpula, tutkija
Puh. 020 722 4278
aapo.varpula@vtt.fi
Mika Prunnila, tutkimustiimin päällikkö
Puh. 020 722 6668
mika.prunnila@vtt.fi
Lisätietoja VTT:stä:
Olli Ernvall
Viestintäjohtaja
puh. 040 840 0288
olli.ernvall@vtt.fi
www.vtt.fi
VTT (Teknologian tutkimuskeskus VTT) on kansainvälisesti verkottunut, moniteknologinen tutkimuskeskus, joka tuottaa asiakkailleen korkeatasoisia teknologisia ratkaisuja ja innovaatiopalveluja. VTT lisää asiakkaidensa kansainvälistä kilpailukykyä ja edistää näin yhteiskunnan kestävää kehitystä, työllisyyttä ja hyvinvointia. Joka kolmas suomalainen korkean teknologian innovaatio sisältää VTT:n osaamista. VTT:llä työskentelee 2900 eri alojen asiantuntijaa. VTT:n liikevaihto on 310 M€. VTT:n päätoimipisteet Suomessa ovat Espoossa, Tampereella, Oulussa ja Jyväskylässä.
Avainsanat:
