2011年05月01日

ミシガン大学がmmスケールのMEMS振動発電デバイスを開発

ミシガン大学の研究グループは、mmスケールの振動発電デバイスを開発しました。PZTの振動発電素子、整流回路、昇圧回路、電気二重層キャパシタも込みで、1セント硬貨より小さいデバイスです。

振動数155Hz、最大加速度1.5G(Gは重力加速度)の振動で200μW発電するとのことです。
 
Most powerful millimeter-scale energy harvester generates electricity from vibrations 
 
 

また、広帯域の振動で発電できるとのことです。報道資料で14Hzと書かれているのは、半値幅のことと思います。
 
発電部分のPZTの体積は27mm3です。3mm角のサイコロではなくて、シリコン単結晶上にPZTバルクセラミックスを接合し、研削して作った薄膜です。
 
用途としては、振動する機械につけて、モニタリング用のワイヤレスセンサーネットの電源にすることを想定しています。
振動数155Hz、最大加速度1.5Gという条件から、振幅は15.5ミクロンになります。
機械がこの振動発電機に最適な振動をずっと続ける場合には、安定した電源になります。



ミシガン大学の報道資料には、既存デバイスよりも、10倍高効率で高出力と書かれています。ISSCC 2011での発表資料を参照すると、IMECが開発したAlN(窒化アルミニウム)製のMEMS振動発電デバイスなどと比較していることがわかります。
(ISSCC:International Solid-State Circuits Conference)
 
ISSCC 2011(2011年2月20日~24日開催)の発表時点では、PZT薄膜の体積は同じ(27.3mm3)ですが、発電量は、振動数419Hz、最大加速度1Gの条件で、67.9μWでした。

それと比べると、今回の発表(2011年4月25日)では、短期間でかなり性能が向上しています。

どのようなブレークスルーがあったのでしょうか。

詳しくは、2011年6月5日~9日に北京で開催されるTRANSDUCERS 2011で発表される予定です。
 
 
参考情報:
Most powerful millimeter-scale energy harvester generates electricity from vibrations
(2011年4月25日、ミシガン大学プレスリリース)
A Self-Supplied Inertial Piezoelectric Energy Harvester with Power-Management IC
(ISSCC発表資料)
TRANSDUCERS'11
(2011年6月5日~9日、北京開催)

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posted by 竹内敬治 at 21:33 | Comment(0) | TrackBack(0) | エネルギー・ハーベスティング | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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