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北林大学生研发“植物充电宝”

日期:2017-07-19  来源:中国绿色时报   作者:李香云

    出差路上手机没电,尤其是在没有电源的野外该如何是好呢?北京林业大学工学院研究生李伟林在导师的带领下发明了“植物充电宝”,可将树木与土壤间的微电能采集升压并存储到锂电池中,能在野外就地取材为低功耗设备供电。这项成果在日前举行的第九届“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖。


    植物充电宝

    2013年,北林大工学院有关科研团队着力在环境能量领域开展研究。在高林副教授的指导和支持下,李伟林和团队研究人员决定设计制作一种电路装置,将植物电能采集并存储出来。20153月,关于植物充电装置研发工作的大学生创新训练项目启动。他们利用各种电极、导线和万用表,对不同树种、不同连接方式进行测试,终于发现采用树干作为负极、其周围土壤作为正极,可以给超级电容充电,创新性地收集到了植物中的电能。经过20多天的积累,单个电容可以存储约300mV电压。

    团队经过两年多实验分析发现,树种、温湿度、天气、电极材质都会影响到电势差的大小,而且受温度影响,同一树种不同季节测量的电势差变化显著。但无论什么样的环境,只要植物正常生长,保持新陈代谢活动,植物电能会一直存在。

    电容收集到电势差后,如何升压存储到锂电池中?由于野外特殊环境,植物电能在升压过程没有外界电能帮助,需要实现无源升压。通过广泛选型,研究团队确定了升压电路要用的各种电子器件,并设计制作了电路板,用采集到的植物电作为升压电路的启动电压。研究最终实现了环境能量自供电,将电能转化效率保持在53%-60%,升压存储的电压范围为3.6V-5V

    李伟林介绍,采用植物电能供电可避免更换电池。与太阳能、风能等供电方式相比,植物电能供电可降低80%-90%的成本,且受天气影响较弱。未来,植物电能可为红外图像采集仪、无线传输网络等野外监测设备提供可靠稳定的供电。


                 
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