Автономная система сбора и преобразования энергии на основе биотопливного элемента

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Продемонстрирована работоспособность макета системы микроэнергетики – накопителя энергии “биотопливный элемент (БТЭ)–конвертер-конденсатор”, позволяющего преобразовывать низковольтное входное напряжение от нестабильного источника энергии до стандартного рабочего напряжения, используемого в радиоаппаратуре. При последовательном включении двух биотопливных ячеек напряжение суммировалось и составляло ~500 мВ, а выходной накопительный конденсатор в 100 мкФ за 13 мин заряжался до рабочего напряжения 3.1 В при холодном пуске конвертора. Показано, что процесс накопления энергии существенно зависит от емкости конечного накопителя и от характера потребления энергии. Разработанная схема может использоваться для других нестабильных источников энергии.

Об авторах

В. В. Колесов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп. 7

А. В. Смирнов

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп. 7

М. М. Серебров

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп. 7

В. В. Кашин

Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 125009, Москва, ул. Моховая 11, корп. 7

Ю. В. Плеханова

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН,
Пущинский научный центр биологических исследований РАН

Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 142290, Московской обл., Пущино, просп. Науки, 3

А. Н. Решетилов

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН,
Пущинский научный центр биологических исследований РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: andre-smirnov-v@yandex.ru
Российская Федерация, 142290, Московской обл., Пущино, просп. Науки, 3

Список литературы

  1. Iliev N., Paprotny I. // IEEE Sensors J. 2015. V. 15. № 10. P. 5971. https://doi.org/10.1109/JSEN.2015.2450742
  2. De Souza R., Casisi M., Micheli D., Reini M. // Energies. 2021. V. 14. № 17. P. 5338. https://doi.org/10.3390/en14175338
  3. Mitcheson P.D., Yeatman E.M., Rao G.K. et al. // Proc. IEEE. 2008. V. 96. P. 1457. https://doi.org/10.1109/JPROC.2008.927494
  4. Roy S., Tiang J.J., Roslee M.B. et al. // Sensors. 2022. № 22. P. 424. https://doi.org/10.3390/s22020424
  5. Mosch M., Fischerauer G., Hoffmann D. // Sensors. 2020. № 20. P. 2519. https://doi.org/10.3390/s20092519
  6. Paulraj I., Liang T.-F., Yang T.-S. et al. // ACS Appl. Materials & Interfaces. 2021. V. 13. № 36. P. 42977. https://doi.org/10.1021/acsami.1c13968
  7. Wang X.D. // Nano Energy. 2012. V. 1. № 1. P. 13. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2011.09.001
  8. Sivasubramanian R., Vaithilingam C.A., Indira S.S. et al. // Mater. Today Energy. 2021. V. 20. P. 100772. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100772
  9. Vullers R.J.M., van Schaijk R., Doms I. et al. // Solid-State Electronics. 2009. V. 53. № 7. P. 684. https://doi.org/10.1016/j.sse.2008.12.011
  10. Смирнов А.В., Горбачев И.А., Горбунова А.В. и др. // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2020. Т.12. № 3. С. 313. https://doi.org/10.17725/rensit.2020.12.313
  11. Bullen R.A., Arnot T.C., Lakeman J.B., Walsh F.C. // Biosensors and Bioelectronics. 2006. V. 21. № 15. P. 2015. https://doi.org/10.1016/j.bios.2006.01.030
  12. Zheng S., Tang J., Lv D. et al. // Adv. Mater. 2022. V. 34. № 4. P. 2106410. https://doi.org/10.1002/adma.202106410
  13. Armstrong T. // Electronics World. 2010. V. 116. № 1894. P. 26.
  14. Wang H., Jasim A., Chen X. // Appl. Energy. 2018. V. 212. P. 1083. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.12.125
  15. Бабенко В.П., Битюков В.К. // РЭ. 2021. Т. 66. № 9. С. 907. https://doi.org/10.31857/S0033849421090023
  16. Вольфкович Ю.М. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 4. С. 197. https://doi.org/10.31857/S0424857021040101
  17. Решетилов А.Н. // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. Т. 51. № 2. С. 268. https://doi.org/10.7868/S055510991502018X
  18. Willner I., Yan Y.-M., Willner B., Tel-Vered R. // Fuel Cells. 2009. V. 9. № 1. P. 7. https://doi.org/10.1002/fuce.200800115
  19. Reshetilov A.N., Plekhanova Y.V., Tarasov S.E. et al. // Appl. Biochemistry Microbiology. 2017. V. 53. № 1. P. 123. https://doi.org/10.1134/S0003683817010161
  20. Hanxun Qiu, Xuebin Han, Feilong Qiu et al. // Appl. Surface Sci. 2016. V. 376. P. 261. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.03.018
  21. Cheng L., Li X.-J., Li J. et al. // New Carbon Mater. 2020. V. 36. № 6. P. 684. https://doi.org/10.1016/S1872-5805(20)60522-4
  22. Wang Y.-H., Qiu H.-X., Wang Z. et al. // New Carbon Mater. 2015. V. 30. № 3. P. 214. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.06.045
  23. Reshetilov A.N., Kitova A.E., Tarasov S.E. et al. // Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii. 2020. V. 12. № 4. P. 471. https://doi.org/10.17725/rensit.2020.12.471
  24. Gorshenev V.N., Bibikov S.B., Novikov Yu.N. // Rus. J. Appl. Chem. 2003. V. 76. № 4. P. 603.
  25. Plekhanova Yu., Tarasov S., Kolesov V. et al. // Membranes. 2018. V. 8. № 4. P. 99. https://doi.org/10.3390/membranes8040099

Дополнительные файлы


© В.В. Колесов, А.В. Смирнов, М.М. Серебров, В.В. Кашин, Ю.В. Плеханова, А.Н. Решетилов, 2023