माइक्रोपावर

माइक्रोपॉवर जनरेटर के उपयोग के लिए गर्मी या गति को बिजली में परिवर्तित करने के लिए बहुत छोटे विद्युत जनरेटर और प्रमुख मूवर्स या उपकरणों के उपयोग का वर्णन करता है। जनरेटर सामान्यतः माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ एकीकृत होता है और कई वाट बिजली या उससे कम का उत्पादन करता है। ये उपकरण पोर्टेबल इलेक्ट्रानिक्स के लिए एक शक्ति स्रोत का वादा करते हैं जो हल्का वजन होता है और बैटरी की तुलना में लंबे समय तक चलने का समय होता है।

माइक्रोटर्बाइन प्रौद्योगिकी
किसी भी टर्बाइन इंजन के घटक—गैस कंप्रेसर, दहन कक्ष, और टर्बाइन रोटर —एकीकृत सर्किट की तरह, नक़्क़ाशीदार सिलिकॉन से निर्मित होते हैं। प्रौद्योगिकी में माइक्रोपावर यूनिट के समान वजन की बैटरी (बिजली) के परिचालन समय का दस गुना और बड़ी बिजली उत्पादन के लिए समान कुशल ऊर्जा का उपयोग करने का वादा है। मैसाचुसेट्स की तकनीकी संस्था के शोधकर्ताओं ने अब तक छह नक़्क़ाशीदार और स्टैक्ड सिलिकॉन वेफर्स में से इस तरह के माइक्रो टर्बाइन के लिए पुर्जे बनाने में सफलता प्राप्त की है, और उन्हें यू.एस. क्वार्टर (संयुक्त राज्य अमेरिका के सिक्के) के आकार के बारे में कार्यशील इंजन में संयोजित करने की दिशा में काम कर रहे हैं।

जॉर्जिया टेक के शोधकर्ताओं ने 10 मिमी चौड़ा एक माइक्रो जनरेटर बनाया है, जो सिलिकॉन चिप पर बने कॉइल की सरणी के ऊपर एक चुंबक को घुमाता है। डिवाइस प्रति मिनट 100,000 क्रांति पर घूमता है, और 1.1 वाट विद्युत शक्ति का उत्पादन करता है, जो सेलफोन संचालित करने के लिए पर्याप्त है। उनका लक्ष्य 20 से 50 वाट का उत्पादन करना है, जो लैपटॉप कंप्यूटर को चलाने के लिए पर्याप्त है।

लेहाई विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक सिलिकॉन चिप पर हाइड्रोजन जनरेटर विकसित कर रहे हैं जो मेथनॉल, डीजल ईंधन या पेट्रोल को माइक्रोइंजिन या लघु ईंधन सेल के लिए ईंधन में परिवर्तित कर सकता है।

नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी (बोस्टन, मैसाचुसेट्स) के रसायन विज्ञान विभाग के प्रोफेसर संजीव मुखर्जी सेना के लिए ईंधन सेल विकसित कर रहे हैं जो हाइड्रोजन को जलाकर पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, जैसे नाइट विजन गॉगल्स, कंप्यूटर और संचार उपकरण तैयार करेंगे। उनकी प्रणाली में, 5,000 घंटे तक छोटे ईंधन सेल को चलाने के लिए हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए मेथनॉल के एक कार्ट्रिज का उपयोग किया जाएगा। यह लंबे समय तक चलने के साथ समान बिजली उत्पादन प्रदान करने के लिए आवश्यक रिचार्जेबल बैटरी की तुलना में हल्का होगा। भविष्य के वर्षों में बिजली ऑटोमोबाइल के लिए इसी तरह की तकनीक में सुधार और विस्तार किया जा सकता है।

नेशनल अकादमियों ऑफ साइंसेज, इंजीनियरिंग, और मेडिसिन 'यूनाइटेड स्टेट्स नेशनल रिसर्च काउंसिल ने 2004 की एक रिपोर्ट में सिफारिश की थी कि अमेरिकी सेना को भविष्य में सैनिकों द्वारा ले जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बिजली देने के लिए ऐसे माइक्रोपावर स्रोतों की जांच करनी चाहिए, क्योंकि बैटरी कंप्यूटरों को चलाने के लिए पर्याप्त है। सेंसर और संचार उपकरण पैदल सेना के सैनिकों के बोझ को काफी बढ़ा देंगे।

युनाइटेड स्टेट्स आर्मी की फ्यूचर वॉरियर कॉन्सेप्ट में ईंधन की 10 औंस पर छह दिन तक के लिए छह दिन तक के लिए बिजली संचार और पहनने योग्य गर्म / ठंडा उपकरण के लिए उपयोग किया जा रहा तरल हाइड्रोकार्बन द्वारा ईंधन से 2 से 20 वॉट माइक्रो टरबाइन की कल्पना की गई है।

अन्य माइक्रोजेनरेटर/नैनोजेनरेटर प्रौद्योगिकियां
यूटा विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग के प्रोफेसर ओरेस्ट सिमको और उनके छात्रों ने थर्मल ध्वनिक पीजो ऊर्जा रूपांतरण (TAPEC), एक घन इंच (16 घन सेंटीमीटर) के उपकरण विकसित किए, जो अपशिष्ट गर्मी को ध्वनिक प्रतिध्वनि में और फिर बिजली में परिवर्तित करते हैं। इसका उपयोग माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली या एमईएमएस को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाएगा। अनुसंधान अमेरिकी सेना द्वारा वित्त पोषित किया गया था। सिम्को को अमेरिका की ध्वनिक सोसायटी में एक पेपर पेश करना था। 8 जून, 2007। MIT के शोधकर्ताओं ने 2005 में पतली फिल्म PZT का उपयोग करके पहला माइक्रो-स्केल पीजोइलेक्ट्रिक एनर्जी हारवेस्टर विकसित किया। अरमान हाजती और सांग-गूक किम ने डबल क्लैम्प्ड माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम (एमईएमएस) गुंजयमान यंत्र की नॉनलाइनियर कठोरता का दोहन करके अल्ट्रा वाइड-बैंडविड्थ माइक्रो-स्केल पीजोइलेक्ट्रिक ऊर्जा संचयन उपकरण का आविष्कार किया है। डबल क्लैम्प्ड बीम में स्ट्रेचिंग स्ट्रेन एक नॉनलाइनियर कठोरता दिखाता है, जो एक निष्क्रिय प्रतिक्रिया प्रदान करता है और आयाम-कठोर डफिंग मोड अनुनाद में परिणाम देता है।

जॉर्जिया तकनीकी संस्थान के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने कहा कि जांचकर्ताओं की उनकी टीम ने एक नैनोमीटर-स्केल जनरेटर विकसित किया है ... जो ज़िगज़ैग प्लेट इलेक्ट्रोड के अंदर चलने वाले लंबवत संरेखित ज़िंक ऑक्साइड नैनोवायर के सरणियों पर आधारित है। जूतों में निर्मित, यह चलने से लेकर बिजली के छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों तक बिजली उत्पन्न कर सकता है। इसे बिजली बायोमेडिकल उपकरणों में रक्त प्रवाह द्वारा भी संचालित किया जा सकता है। जर्नल विज्ञान (पत्रिका) में छपे उपकरण के खाते के अनुसार, जिंक ऑक्साइड नैनोवायर सरणियों के मोड़ से सामग्री के पीजोइलेक्ट्रिसिटी गुणों द्वारा एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। उपकरण के अर्धचालक गुण सुधार क्षमताओं के साथ एक स्कॉटकी बाधा उत्पन्न करते हैं। विद्युत में यांत्रिक गति को परिवर्तित करने में जनरेटर 17% से 30% कुशल होने का अनुमान है। इसका उपयोग बायोमेडिकल उपकरणों को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है जिनमें डेटा और नियंत्रण के लिए वायरलेस ट्रांसमिशन क्षमताएं हैं। बाद में एक विकास सब्सट्रेट पर ऐसे सैकड़ों नैनोवायर विकसित करना था जो एक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता था। इसके ऊपर सिलिकॉन इलेक्ट्रोड रखा गया था जो प्लेटिनम रिड्ज की श्रृंखला से ढका हुआ था। शीर्ष इलेक्ट्रोड के कंपन से प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न होती है। वांग की एक रिपोर्ट 8 अगस्त, 2007 को जर्नल नैनो लेटर्स के अंक में दिखाई देने वाली थी, जिसमें कहा गया था कि इस तरह के उपकरण इम्प्लांटेबल बायोमेडिकल उपकरणों को शक्ति प्रदान कर सकते हैं। उपकरण बहने वाले रक्त या धड़कते हुए दिल से संचालित होगा। यह शरीर के तरल पदार्थों में डूबे रहने के दौरान काम कर सकता है, और अल्ट्रासोनिक कंपन से अपनी ऊर्जा प्राप्त करेगा। वैंग को उम्मीद है कि उपकरणों की एक श्रृंखला 4 वाट प्रति घन सेंटीमीटर का उत्पादन कर सकती है। आगे के विकास के लक्ष्य नैनोवायरों की सरणी की दक्षता में वृद्धि करना और डिवाइस के जीवनकाल को बढ़ाना है, जो अप्रैल 2007 तक केवल एक घंटे के बारे में था। नवंबर 2010 तक वांग और उनकी टीम 3 वोल्ट की क्षमता और 300 नैनोएम्पीयर करंट का उत्पादन करने में सक्षम थे, एक आउटपुट स्तर जो एक साल पहले की तुलना में 100 गुना अधिक था, एक सरणी से लगभग 2 सेमी x 1.5 सेमी मापता है।

विंडबेल्ट शॉन फ्रेने द्वारा आविष्कृत माइक्रोपावर तकनीक है। यह अनिवार्य रूप से एओलियन वीणा है, अतिरिक्त इसके कि यह भौतिक दोलन बनाने के लिए एयरोलेस्टिक स्पंदन द्वारा उत्पन्न स्ट्रिंग की गति का शोषण करता है जिसे बिजली में परिवर्तित किया जा सकता है। यह हवा से चलने वाले जनरेटर को घुमाने में निहित नुकसान से बचा जाता है। प्रोटोटाइप ने 16 किमी/घंटा की हवा में 40 मिलीवाट का उत्पादन किया है। कंपन झिल्ली पर चुम्बक स्थिर कुंडलियों में धाराएँ उत्पन्न करते हैं।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लीवेई लिन और उनकी टीम के शोध के आधार पर, कपड़ों में पीज़ोइलेक्ट्रिक नैनोफाइबर पहनने वाले के शरीर के आंदोलनों से बिजली के छोटे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे आईपॉड या युद्ध के मैदान में सैनिकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए पर्याप्त बिजली उत्पन्न कर सकते हैं। ऐसे दस लाख फाइबर आइपॉड को शक्ति प्रदान कर सकते हैं, और यह पूरी तरह से रेत के दाने जितना बड़ा होगा। स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ता ईटेक्सटाइल  — कपड़े से बनी बैटरी — विकसित कर रहे हैं जो ऐसी तकनीक द्वारा उत्पन्न बिजली को स्टोर करने का काम कर सकती है।

थर्मल रेज़ोनेटर तकनीक तापमान के दैनिक परिवर्तन से बिजली उत्पन्न करने की अनुमति देती है, तब भी जब थर्मोइलेक्ट्रिक उत्पादन के लिए आवश्यक तात्कालिक तापमान अंतर नहीं होता है, और फोटोवोल्टिक उत्पादन के लिए आवश्यक धूप नहीं होती है। एक चरण परिवर्तन सामग्री जैसे ओक्टाडेकेन का चयन किया जाता है जो परिवेश के तापमान में कुछ डिग्री सेल्सियस परिवर्तन होने पर ठोस से तरल में बदल सकता है। केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर माइकल स्ट्रेंज और सात अन्य लोगों द्वारा एमआईटी में बनाए गए एक छोटे से प्रदर्शन उपकरण में, 10 डिग्री सेल्सियस के दैनिक परिवर्तन से 350 मिलीवोल्ट और 1.3 मिलीवाट का उत्पादन हुआ। बिजली के स्तर की परिकल्पना बिजली सेंसर और संचार उपकरण कर सकते हैं।

यह भी देखें

 * बैटरी (बिजली)
 * सेलफोन
 * विद्युत जनरेटर
 * इलेक्ट्रॉनिक्स
 * ईंधन सेल
 * गैस टर्बाइन
 * हब डायनेमो
 * एकीकृत सर्किट
 * लैपटॉप
 * माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक
 * माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम
 * पोर्टेबल ईंधन सेल अनुप्रयोगों
 * विंडबेल्ट
 * नैनोजनरेटर

बाहरी संबंध

 * MIT Gas Turbine Laboratory
 * Z.L. Wang's lab at Georgia Institute of Technology