物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)-電源和能量儲存技術(shù)(已修改)
2025-01-29 13:05 本頁面
【正文】 第四章 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) —— 電源和能量儲存技術(shù) 學(xué)習(xí)任務(wù) Click to add title in here ① 感知技術(shù) ② 標(biāo)識技術(shù) ③ 通信技術(shù) ④ 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ⑤ 網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù) ⑥ 應(yīng)用服務(wù)技術(shù) ⑦ 安全與隱私技術(shù) ⑧ 硬件技術(shù) ⑨ 電源和能量存儲技術(shù) 學(xué)習(xí)任務(wù) 能源采集轉(zhuǎn)換技術(shù) 能量儲存（電池）技術(shù) 無線供電技術(shù) Click to add title in here 1 2 3 本節(jié)主要涉及： 電源和能量儲存技術(shù) ? 在物聯(lián)網(wǎng)的能源技術(shù)研究內(nèi)容中：首當(dāng)其沖的是能量存儲技術(shù)。 ? 從現(xiàn)在的情況看，能量存儲已經(jīng)成為 電子設(shè)備小型化以及精巧化 過程中最受重視的技術(shù)障礙之一。 ? 當(dāng)今的嵌入式無線技術(shù)，例如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及主動式 RFID標(biāo)簽，都在忍受著笨重的大容量電池組所帶來的負(fù)擔(dān)，并且在容忍著短暫生命周期內(nèi)頻繁充電或者頻繁更換電池所帶來的種種尷尬。 電源和能量儲存技術(shù) ? 未來的物聯(lián)網(wǎng)要想成功的實(shí)現(xiàn)讓 真正的嵌入式、數(shù)字化物品 參與其中，就必須在 微型高容量能量存儲技術(shù) 上取得突破。 ? 而從實(shí)現(xiàn)方式上，一種解決方案就是 跳過存儲能量的諸多問題，直接從環(huán)境中汲取能源 ，從而使物品的電池可以更加小巧，并且有能力進(jìn)行自動的充電行為。 電源和能量儲存技術(shù) ? 在能源技術(shù)領(lǐng)域的道路還很漫長。不過，今天的工作正為我們明確前進(jìn)的方向： ? 首先，能量采集技術(shù)應(yīng)該不僅僅局限在原有的能量源 上，像震動、太陽輻射、熱能等等，都應(yīng)該成為我們接下來嘗試的方向。 ? 其次， 微型發(fā)電技術(shù) 將成為我們下一個(gè)新興的能源技術(shù)領(lǐng)域，將為下一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供全新的發(fā)展機(jī)遇。 一、 能源采集轉(zhuǎn)換技術(shù) 從廣義上講，采集能源包括各種來源，比如 : ? 動能（風(fēng)、波、重力、振動等） ? 電磁能（光伏、電磁波） ? 熱能（太陽熱能、地?zé)?、溫度變化、燃燒等? ? 原子能（原子核能、放射性衰變等） ? 生物能（生物燃料、生物質(zhì)能等） 能源采集 （ 1）從體熱采集能量： ? 典型的能源采集系統(tǒng)包括眾多組件，如轉(zhuǎn)換、薄膜電池中的暫存器、大量復(fù)雜的能源管理電路、模擬轉(zhuǎn)換器以及超低功耗微處理器 (MCU)。 （ 2）太陽能光伏收集： ? 采用大型太陽能電池板進(jìn)行。 ? 每 100 平方毫米光伏電池可產(chǎn)生大約 1 MW 電能。能源效率約為 10%，容量比約為 15% ～ 20%。 能源采集 （ 3）動能收集系統(tǒng)： ? 可產(chǎn)生毫瓦級的電能。 ? 基本動能收集技術(shù)包括：① 一個(gè)彈簧上的物體；② 將線性運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的設(shè)備；③ 壓電電池。 （ 4）熱電收集技術(shù)： ? 使用賽貝克 (Seebeck) 效應(yīng)，即在兩個(gè)金屬或半導(dǎo)體之間存在溫差的情況下而產(chǎn)生電壓。 ? 熱電發(fā)電機(jī) (TEG) 由熱并聯(lián)與電串聯(lián)的熱電堆構(gòu)成。 光伏技術(shù) ? 太陽能是一種輻射能，太陽能發(fā)電意味著 將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能 ，它 必須借助于能量轉(zhuǎn)換器 才能轉(zhuǎn)換成為電能。 ? 將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的過程確切地說應(yīng)叫 光伏效應(yīng)。 ? 不需要借助其它任何機(jī)械部件，光線中的能量被半導(dǎo)體器件的電子獲得，于是就產(chǎn)生了電能。這種把 光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽能電池。 光伏技術(shù) ? 太陽能電池的主要材料是 高純硅 ，是經(jīng)過特殊的提純處理制作。 ? 太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，使電流從一方流向另一方，一般就可發(fā)出相當(dāng)于所接收光能 10~20% 的電來。 ? 一般光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能就越多。為了使太陽能電池板最大限度地減少光反射，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽话阍谒纳厦娑济缮弦粚臃乐构夥瓷涞哪?，使太陽能板的表面呈紫色? 生物發(fā)電 ? 生物發(fā)電就是人類 利用能夠產(chǎn)生強(qiáng)生物電的生物 ，并 收集、轉(zhuǎn)化利用其產(chǎn)生的生物電 的一種發(fā)電方式。 生物發(fā)電原理 生物發(fā)電 ? 生物質(zhì)能是 植物通過光合作用生成的有機(jī)物 ，包括植物、動物排泄物，垃圾及有機(jī)廢水 等，是生物質(zhì)能的
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