Facebook   RSSRss 订阅   列印此页 列印
二零零九年七月二十八日

中大发明再生能源收集电路提升储电效率
获国际会议最佳论文奖



能源短缺及全球暖化的问题日益受到国际关注,世界各国都纷纷开发再生能源以代替石油及煤等传统能源。香港中文大学(中大)机械与自动化工程学系廖维新教授及其博士研究生梁俊睿,研究如何将日常环境中的振动能量转化为电能,并加以收集储存,成功设计出一种能提升储电效率的收集电路,获电机及电子工程师学会(IEEE)讯息与自动化国际会议(ICIA)本年度的「最佳论文奖(自动化)」,论文题目为「应用于压电振动能量收集的改良自供电开关介面电路」。

振动能为再生能源的一种,遍布日常生活环境中,例如汽车及火车行驶时的颠簸、车流经过公路及桥梁时所引起的轻微振动,甚至人在走路时的动态,都可产生振动能量,而压电材料(如石英、压电陶瓷等)则可收集这些环境中的振动能量。当压电材料因振动而受拉或受压时,部分振动机械能量就会转化成电能,并可储存在收集器内。可惜,过往的收集器甚少干预能量的转换过程,只进行直接收集,结果所收集得的电能并不多。中大崭新设计的收集电路,利用电子开关操控能量转换,令收集所得的电能比过往高出百分之五十。这项设计的另一特色,是其用于操控能量转换的电子开关毋须由外来电力启动及控制,就能自行因应振动情况而作出相应操作,故整个系统既可完全独立运作,又可收集更多振动能量。

这项突破性技术的用途广泛,且只要有人为或天然的振动,就能自行操作,其中一项重要的应用领域是为汽车轮軑的压力感应器供电。由于汽车行驶时所产生的振动能为感应器提供电力,故使用者毋须为感应器更换电池,省却复杂的装卸工作。此外,这项发明亦可应用在高速公路及大桥上的无线感应器网络上。以青马大桥为例,现时共有九百多个感应器分布于大桥的不同位置,以监察其温度、压力及所承受的风速等。每当监察到异常情况,感应器就会以无线电发出讯号。但这些感应器需要定期更换电池,过程既繁复又费时。若整个无线感应器网络换上能自行发电的感应器,就可以减省更换电池的工序,大大提升经济效益。

廖教授于一九九七年加入中大机械与自动化工程学系任教,并成立智能材料与结构实验室,研究项目有智能结构、振动控制和能量收集技术。他深信,有意义和富趣味的研究,须既具备创新意念,又能应用于实际,并期望未来能进一步提升收集振动能量的效率,将研究成果应用于更多不同的领域上,减低传统能源的消耗。

中大工程学院廖维新教授(右)及梁俊睿先生设计的振动能量收集电路获国际会议ICIA最佳论文奖
中大工程学院廖维新教授(右)及梁俊睿先生设计的振动能量收集电路获国际会议ICIA最佳论文奖

中大工程学院设计的振动能量收集电路可大大提升储电量
中大工程学院设计的振动能量收集电路可大大提升储电量