把电线往大树上一插,路灯就亮了。这是真的。

首选枫树发电

华盛顿大学的电气工程师帕维兹与奥蒂斯等人组成了研究团队,带着一堆发光二极管和其他的电子元件走进了深山老林,打算将“大树发电”进行到底。

原来起风时,树叶随风摇摆,此时可以利用动能发电;暴露在外的树叶和树枝每天都在不断进行蒸腾作用,相比埋在土壤里的根部要低好几摄氏度,此时利用温差发电;树木每天都在不停地进行新陈代谢,这导致树根处的土壤和附近土壤的pH值有所差异,带电离子会在附近土壤和根部土壤之间不断流动,可以利用这些带电离子发电。

PH值差异的发电方式容易控制,实验也是从这种方式着手。帕维兹的团队看中了枫树肥硕的叶子,选择将实验的第一个电极插入枫树。

减耗才是正经事

近期,Voltree Power公司和帕维兹教授的研究团队联手开发出“纳米级超低功耗能源采集器”、“毫微瓦级时钟电路”,这些为大树发电量身定做的零部件刷新了电子元件功耗的“最低”记录。

能源采集器的作用类似于升压转换器。这里只有纳米级——不是指大小,而是指能耗,用来增加大树电压的采集器,工作时的能耗只有10纳瓦,也就是十亿分之一瓦,而用来调节大树发电时间的“时钟电路”,休眠模式下功耗只有1纳瓦,唤醒它只需要350mV的电压,时钟电路每隔几秒钟就被唤醒一次。

有了它们,大树的电压立即从20mV骤升至1.1V,几乎相当于一节五号AA电池。

大树发电防火灾

不用立电线杆、也省去了在地下铺设管线的麻烦,公路翻修也不必拆了再建,用大树取代路灯的想法很快就要实现了。不仅如此,目前,利用大树根部及附近土壤pH值差异发出的电已经服务于美国林业局,用来给预测森林火灾和气候的无线传感网络供电。

当然,大树也跟人体一样,新陈代谢有快有慢。根据它们的发电量,可以知道它们的健康程度,需要定期检查,调整传感器的安装,甚至随时更换“电源”。虽然大树路灯还没有实现,但是至少它们发的电已经可以为自己防御火灾了。

文章来源：《电子元件与材料》 网址: http://www.dzyjyclzz.cn/qikandaodu/2021/0304/512.html