作品名稱:節能環保吊環
學校名稱:中國石油大學(北京)
參賽隊伍:追夢
參賽學生:朱學東 劉煜 郭黎坤
指導老師:王懿 吳懷宇
該裝置在人們搭車時拉吊環保持平衡的過程中收集動態能量,利用PVDF材料作為吊環內部電容材料,設計吊環內部合理機械結構,壓力可以傳遞,同時具有一定的穩固性,使得當人向下拉吊環時,可使得吊環內部儲存有電能,此電能可為車廂內部照明供暖等之用。通過節能減排起到環保的效用。
20世紀60 年代末,中國科學院上海硅酸鹽所和上海精密醫療器材場合作研究壓電手提式X光機電源,成功獲得Umax=60kv,Imax=3mA的直流電壓。這表明利用壓電式材料的正壓電效應制作電源是可行的,這種電源特別適用于各種移動設備。
2002年,南京航空航天大學孫亞飛,陳仁文等人通過在壓電驅動器收縮時儲存于其電場和應變場中的能量,借助瞬時電容所構成的系統實現電荷的回收與利用。
2006年,Micro Strain 公司則利用一個基于電容器電荷存儲的電源管理方案,在壓電材料上獲取張力。無線電路在電荷積累到能夠驅動它的水平以前保持斷開狀態。電源管理電路探測壓電條上的電壓,并斷開晶體管是電容器積累電荷。當檢測到電容器上的電壓達到9.5V的閾值時,無線傳感器節點被接通并發送數據。
吊環長15cm,寬1.5cm,高10cm。表面為pom工程塑料,底邊和兩側安裝可pom 材料,塑料底部有壓電元件。將壓電材料黏貼在吊環底部和兩側,內部接兩極壓電的壓電陶瓷元件,元件是10*1*0.1cm的矩形壓電片,壓電片有兩個電極,分別由壓電陶瓷和金屬構成。
吊環拉手作為地鐵車輛的重要組成部分, 通常安裝于地鐵的橫扶手上。 在車輛行駛過程中,以手拉握、抓握為方式,為身體提供支撐,保持身體平衡,提供安全保障,目前國內外都還沒有將吊環采用PVDF來發電的先例。當公交車、地鐵運行時,人會手握吊環,隨著運動,手會對下壓板施加一定的力,手帶動下壓板向下運動,擠壓底部壓電陶瓷,使壓電陶瓷產生形變。同時通過鋼絲繩的鏈接,使得側壓板的弧度變大,擠壓兩側壓電片進行發電。除此之外,塑料會產生振動,振動效應也會帶動壓電片振動,產生不穩定電流,電流經過能量收集裝置,經過整流濾波電路和放大電路,產生穩定3―5V電壓,從而電能被利用。