无线充电技术迎来革命性进步 长距离传输效率也能超过80%

无线充电技术迎来革命性进步长距离传输效率也能超过80%在短距离充电时，比如通过感应垫，利用磁场的近距离传输电能，效率很高，但在长距离充电时，效率会急剧下降。新的研究表明，通过抑制发送和接收电力的环形天线的辐射阻力，这种高效率可以在长距离上保持不变。此前，该实验室还发明了一种全向无线充电系统，允许设备在任何方向充电。现在，他们用一种新的无线充电动态理论扩展了这项工作，并创造了一种方法来分析任何无线电力传输系统。这使得在近距离和远距离上对电力传输效率进行更彻底的评估成为可能，这是以前从未做过的。然后，他们测试了两个环形天线之间的充电方式，确定了辐射抑制是有助于提高传输效率的机制。研究表明，在大约5倍天线大小的距离上，利用100兆赫范围内的最佳频率，可以实现超过80%的高传输效率。研究人员指出，相对于目前的短距离接触式定向充电，这种无线电力传输不仅对手机等小型智能设备很重要，而且生物医学植入物等设备也可以受益。最新研究结果已于近期发表在了《应用物理评论》杂志上。阿尔托大学的博士后研究员NamHa-Van说：“我们想要有效地平衡能量传输和长距离辐射损失。事实证明，当环形天线中的电流具有相等的振幅和相反的相位时，我们可以抵消辐射损失，从而提高效率。”“这一切都是为了找出无线电力传输的最佳设置，无论远近，”他补充说，“通过我们的方法，我们现在可以将传输距离扩展到传统无线充电系统之外，同时保持高效率。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393687.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393687.htm

无线充电技术进步将长距离传送效率提高到80%

无线充电技术进步将长距离传送效率提高到80%目前，无线充电需要将设备放在垫子或底座上，这并不比有线充电好多少。无线充电的最终目标是，我们甚至不再需要考虑为设备充电，只需在家中无线充电即可。这就像我们不需要把手机插上电源就能接收数据一样，因为Wi-Fi可以帮我们解决这个问题。问题是，随着发送方和接收方之间距离的增加，无线充电的效率会迅速下降，而且发送和接收线圈的辐射会干扰传输。因此，在新的研究中，阿尔托团队开发了一种新的无线充电动态理论，使他们能够在更远的距离上提高效率。研究小组使用两个环形天线对这一想法进行了测试，每个天线宽7.2厘米（2.8英寸）。通过调整天线中的电流，他们抑制了环路中的辐射阻抗，提高了效率。即使相距18厘米（7英寸），功率传输效率仍然高达80%以上。该研究的主要作者NamHa-Van说："我们希望在有效传输功率与辐射损耗之间取得平衡，因为辐射损耗在较长距离内总会发生。事实证明，当环形天线中的电流幅度相等、相位相反时，我们可以抵消辐射损耗，从而提高效率。"研究小组表示，这项新技术使他们能够从理论和实践两方面分析任何无线电力传输系统，从而对其进行优化，最大限度地提高效率。这将有助于开创一个有用的未来，让设备能够有效地在空中自我充电，而无需专门建造房间。这项研究发表在《物理评论》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372979.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372979.htm

欧空局演示SOLARIS：从太空中传来的无线电力

欧空局演示SOLARIS：从太空中传来的无线电力远在太空中收集的太阳能，在这里可以被无线传输到地球上需要的地方。欧洲航天局计划通过其SOLARIS计划研究使天基太阳能成为工作现实所需的关键技术。其中一项技术--无线电力传输--最近在德国向来自商界和政府的决策者展示。资料来源：空中客车公司该演示在空中客车公司位于慕尼黑的X-Works创新工厂进行。微波束被用来在代表"太空"和"地球"的两点之间传输绿色能源，距离为36米。接收到的能量被用来照亮一个模型城市，并通过分裂水生产绿色氢气，它甚至还用于在冰箱中生产世界上第一种无线能量冷却的0%酒精啤酒，然后再提供给观看演示的观众。为了让欧洲为未来的天基太阳能决策做好准备，欧空局为即将于2022年11月召开的欧空局部长级理事会提出了一个初步名为SOLARIS的欧洲筹备计划。天基太阳能是一种潜在的清洁、负担得起、持续、丰富和安全的能源来源。由于需要新的清洁和安全的能源来帮助欧洲在2050年之前过渡到一个净零碳的世界，这一基本概念被赋予了新的紧迫性。如果欧洲想从这种改变游戏规则的能力中获益，那么我们现在就需要开始投资。对于一个工作版本的天基太阳能系统，地球静止轨道上的太阳能卫星将长期24小时不间断地收集太阳光，然后将其转换为低功率密度的微波，安全地传送到地球上的接收站。所涉及的物理学意味着这些卫星所占空间范围很大，大约几公里大小，以产生相当于一个典型核电站的功率。在地球表面上的收集"矩形天线"也会是如此。为实现这一设想，需要在诸如空间制造和机器人组装、低成本高效光伏、大功率电子和无线电频率波束成形等基础领域取得技术进步。科学家还将进行进一步的研究，以确认低功率微波对人类和动物健康的影响是良性的，并与附近的飞机和空间中一同行进的卫星兼容。欧空局SOLARIS计划是在11月22-23日的欧空局部长级理事会上向欧洲的空间部长们提出的，将研究这些技术，以使欧空局成员国对未来实施天基太阳能发电作为一种新的清洁、始终处于"基荷"状态的电力来源，补充现有的可再生能源做出明智的选择，帮助欧洲在本世纪中期实现净零排放。此外，在这些领域取得的任何突破也将有利于许多其他航天事业和地面应用。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332655.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332655.htm

韩国工程师展示新系统：使用红外激光将电力发射到100英尺远

韩国工程师展示新系统：使用红外激光将电力发射到100英尺远虽然我们可以通过无线方式来传输数据，但想要通过无线方式传输电力则充满挑战。现在，韩国工程师已经展示了一种新系统：使用红外激光将电力发射到100英尺（30米）远。通过利用该系统，未来只要我们走进房间就可以自动为你的手机进行充电。无线充电已经是当前手机和其他设备的一项功能，但它在功能上并不比插入电源线好多少。该设备通常需要坐在底座上或与特殊表面接触，并且在充电时不能移动太远。想要发挥无线充电的能力，必须要突破传输距离的限制，实现像Wi-Fi传输数据那样无缝的传送电力。科学家们正在朝着这个目标努力，尝试将微波或激光传输到设备，或者产生充满房间的电磁场，但它通常需要庞大而复杂的设备。对于这项新研究，世宗大学的科学家们开发了一种新的无线充电系统，该系统使用红外光可以实现长距离电力传输。它由两个主要部分组成——一个可以安装在房间里的发射器，一个可以集成到电子设备中的接收器。发射器是一种使用掺铒光纤放大器的光电源，它产生一束中心波长为1,550纳米(nm)的红外光束。然后，该光束通过空气发射到接收器，该接收器由球面透镜后向反射器组成。这会将入射光聚焦到中心的一个点，那里有一个光伏电池等待吸收光并产生电能。如果发射器和接收器之间的视线中断，设备会快速自动切换到低强度安全模式。在测试中，该团队能够在100英尺的距离内传输400毫瓦的光束，其中10x10毫米（0.4英寸）的接收器将其转换为85毫瓦的电能。这不是很多能量——也许足以为一两个小型传感器供电——但该团队表示，它可以扩大到为手机等日常电子产品充电的地步。以类似原理工作的系统正在更大的电网规模上进行测试，以取代电力线。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1310799.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1310799.htm

科学家在远距离无线充电效率方面取得突破性进展

科学家在远距离无线充电效率方面取得突破性进展考虑辐射损耗对于高效的长距离无线电力传输至关重要。阿尔托大学（AaltoUniversity）的工程师们开发出了一种改进的远距离无线充电方法。通过增强发射天线和接收天线之间的相互作用以及利用"辐射抑制"现象，他们加深了我们对无线功率传输的理论理解，超越了传统的感应式方法，这是该领域的一大进步。短距离充电，如通过感应垫充电，利用近场磁场传输电能，效率很高，但距离较远时，效率就会急剧下降。新的研究表明，通过抑制发送和接收电能的环形天线的辐射阻抗，可以在长距离上保持这种高效率。两根环形天线（半径：3.6厘米）可以在相距18厘米的地方相互传输电力。图片来源：NamHa-Van/AaltoUniversity在此之前，该实验室曾开发出一种全向无线充电系统，可以在任何方向为设备充电。现在，他们用一种新的无线充电动态理论扩展了这项工作，该理论更仔细地研究了近距离（非辐射）和远距离（辐射）的距离和条件。他们特别表明，利用百兆赫兹范围内的最佳频率，在距离约为天线尺寸五倍的情况下，可以实现超过80%的高传输效率。第一作者、阿尔托大学博士后研究员南-哈-万（NamHa-Van）说："我们希望在有效传输功率与辐射损耗之间取得平衡，因为辐射损耗在较长距离内总会发生。事实证明，当环形天线中的电流具有相等的振幅和相反的相位时，我们就可以抵消辐射损耗，从而提高效率"。研究人员创建了一种方法，可以对任何无线电力传输系统进行数学或实验分析。这样就能更全面地评估近距离和远距离的电力传输效率，这在以前是没有过的。然后，他们测试了两个环形天线（见图）之间的充电工作原理，这两个天线的距离相对于它们的尺寸来说相当大，从而确定了辐射抑制是有助于提高传输效率的机制。Ha-Van说："这一切都是为了找出无线电力传输的最佳设置，无论是近距离还是远距离。有了我们的方法，我们现在可以将传输距离扩展到传统无线充电系统之外，同时保持高效率。无线电力传输不仅对手机和小工具很重要，电池容量有限的生物医学植入物也能从中受益。Ha-Van及其同事的研究还能考虑到人体组织等可能阻碍充电的障碍。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1390351.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1390351.htm

加州理工学院的原型机实现了空间无线能量传输

加州理工学院的原型机实现了空间无线能量传输SSPD-1原型包括电力传输低轨道实验微波阵列（MAPLE），它使用灵活轻便的微波电力传输器将能量传输到所需位置。MAPLE在太空中的成功运行验证了太空太阳能发电的可行性，其目的是在太空中收集太阳能并将其传输到地球表面。资料来源：加州理工学院MAPLE是电力传输低轨道实验微波阵列的简称，也是SSPD-1中的三个关键实验之一，它由一个灵活的轻型微波电力发射器阵列组成，由使用低成本硅技术制造的定制电子芯片驱动。它利用发射器阵列将能量传送到所需位置。要使SSPP具有可行性，能量传输阵列必须重量轻，以尽量减少将其送入太空所需的燃料量；设备必须足够灵活，以便可以折叠成一个可以用火箭运输的包裹；还必须是一种总体成本较低的技术。MAPLE由加州理工学院电子工程和医学工程布伦教授兼SSPP联合主任阿里-哈吉米里（AliHajimiri）领导的团队开发。Hajimiri说："通过迄今为止进行的实验，我们证实MAPLE能够成功地向太空中的接收器传输电力。我们还能够对阵列进行编程，将其能量导向地球，我们在加州理工学院检测到了这一点。当然，我们曾在地球上对其进行过测试，但现在我们知道它可以在太空中存活下来并在那里运行。"利用单个发射器之间的建设性和破坏性干扰，一组功率发射器能够在没有任何移动部件的情况下改变其发射能量的焦点和方向。发射器阵列使用精确的定时控制元件，利用电磁波的相干相加，将功率有选择地动态聚焦到所需位置。这样就能将大部分能量传送到所需位置，而不会传送到其他地方。MAPLE有两个独立的接收器阵列，距离发射器约一英尺，用于接收能量，将其转换为直流电，并用其点亮一对LED灯，以演示太空中远距离无线能量传输的全过程。MAPLE通过单独点亮每个LED并在它们之间来回切换，在太空中进行了测试。该实验没有密封，因此会受到太空恶劣环境的影响，包括大型SSPP装置有朝一日会面临的大范围温度波动和太阳辐射。"据我们所知，即使是使用昂贵的刚性结构，也没有人在太空中演示过无线能量传输。我们正在利用灵活的轻型结构和我们自己的集成电路实现这一目标。这是第一次，"Hajimiri说。从太空拍摄的MAPLE内部照片，右侧为发射阵列，左侧为接收器。图片来源：SSPPMAPLE还包括一个小窗口，发射阵列可以通过这个窗口发射能量。位于加州理工学院帕萨迪纳校区戈登和贝蒂-摩尔工程实验室屋顶上的接收器检测到了发射的能量。接收到的信号出现在预期的时间和频率上，并根据其从轨道上传输的情况预测出了正确的频率偏移。除了证明功率发射器在发射（1月3日进行）和太空飞行后仍能正常工作外，该实验还为SSPP工程师提供了有用的反馈信息。功率发射天线以16个为一组，每组由一个完全定制的柔性集成电路芯片驱动，哈吉米里的团队目前正在通过评估较小组的干扰模式和测量各种组合之间的差异来评估系统内各个元件的性能。这一艰苦的过程需要长达六个月的时间才能全部完成，这将使团队能够找出不规则之处，并对其进行追踪。太空太阳能发电提供了一种利用外层空间几乎无限的太阳能供应的方法，在外层空间，能源不受昼夜循环、季节和云层的影响，可以持续不断地获得，其发电量可能是地球表面任何位置太阳能电池板发电量的八倍。SSPP完全实现后，将部署一个由模块化航天器组成的星座，收集太阳光，将其转化为电能，然后再将其转化为微波，通过无线方式远距离传输到任何需要的地方--包括目前无法获得可靠电力的地方。"灵活的电力传输阵列对于加州理工学院目前设计的帆状太阳能电池板星座至关重要，这些电池板一旦进入轨道就会展开，"SSPP联合主任、航空航天与土木工程学院乔伊斯和肯特-克雷萨（JoyceandKentKresa）教授塞尔吉奥-佩莱格里诺（SergioPellegrino）说。哈吉米里说："就像互联网使信息获取民主化一样，我们希望无线能源传输也能使能源获取民主化。接收这种电力不需要地面上的能源传输基础设施。这意味着我们可以向偏远地区和遭受战争或自然灾害破坏的地区输送能源。"欧文公司董事长、加州理工学院董事会终身成员、慈善家唐纳德-布伦（DonaldBren）年轻时在《大众科学》杂志上发表的一篇文章中首次了解到天基太阳能制造的潜力。出于对太空太阳能潜力的好奇，2011年，布伦找到加州理工学院时任校长让-路-夏莫，商讨创建太空太阳能研究项目的事宜。在随后的几年里，布伦和他的妻子布里吉特-布伦（BrigitteBren，也是加州理工学院的理事）同意捐款资助该项目。对加州理工学院的第一笔捐款（最终将超过1亿美元，用于支持该项目和捐赠教授职位）是通过唐纳德-布伦基金会提供的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375441.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375441.htm