Автономная система сбора и преобразования энергии на основе биотопливного элемента

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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