Akoestische oplading van mobiele apparaten

Zou het niet fantastisch zijn als onze mobiele apparaten zoals telefoons en tablets niet meer (elke dag) opgeladen hoeven te worden? Tot dusverre moeten de meeste mobiele apparaten worden opgeladen door middel van een snoertje verbonden met een oplaadapparaat in het stopcontact. Vooral de smartphones zijn nogal power hungry en niets is zo vervelend dan met een lege telefoon te komen zitten.

Jarenlang zijn er allerlei ontwikkelingen aan de gang om van die oplaadapparaten af te komen. Zo zou je een zonnecel in de telefoon kunnen inbouwen, maar ja, dat werkt natuurlijk niet als de telefoon in je zak zit. Een andere manier is draadloze oplading (wireless charging) waar momenteel hard aan gewerkt wordt. Dat werkt prima, maar je moet nog steeds de telefoon naar de oplaadmodule brengen: niet zo heel mobiel dus.

Toch begint er schot in de zaak te komen om echt van deze oplaadproblematiek af te geraken. In feite moet je daartoe op twee fronten werken: enerzijds het stroom "verbruik" van de telefoon beperken en anderzijds de manier om energie "in te vangen" te verbeteren. We concentreren ons hier op het laatste.

Energie is in feite voortdurend rondom ons aanwezig in de vorm van temperatuurgradiënten, licht, beweging maar ook in de vorm van geluid. Welnu, het is deze laatste energiebron die door een team onder leiding van Joe Briscoe van de Queen Mary University of London nader onderzocht is. Geluid is een groot gedeelte van de dag voorradig in de vorm van bijvoorbeeld muziek, stemmen of verkeersrumoer. In hun aanpak gingen ze uit van de wetenschap dat zinkoxide (ZnO) piëzo-elektrisch gedrag vertoont. Piëzo-elektrische materialen hebben de eigenschap dat ze een elektrische spanning opwekken wanneer ze vervormd worden (de bekendste toepassing is wellicht de vonk in de gasaansteker). ZnO in de vorm van nanodraden kan, wanneer ze gebogen wordt, zodoende een elektrische spanning opwekken die vervolgens stroom genereert. Geluidgolven kunnen deze nanodraden inderdaad buigen (het lijkt een beetje op de trilharen in onze oren die geluid omzetten in elektrische signalen in de gehoorzenuwcellen) en op deze manier was het team van Briscoe in staat om een spanning van 5 volt op te wekken. Dat is genoeg om de batterij van een telefoon op te laden (uiteraard hangt de oplaadtijd wel af van de stroomsterkte die gegenereerd kan worden). Het team heeft ook al uitvoeringsvormen bedacht die deze aanpak kosteneffectief kunnen maken. Dus wie weet wordt dit de oplossing voor het opladen van mobiele apparaten in de toekomst.

 

 

 

John Schmitz is Senior Vice President en General Manager bij NXP Semiconductors en werkt al meer dan dertig jaar in de halfgeleiderindustrie in wisselende rollen: research, ontwikkeling, fabricage en momenteel in het beheer en exploitatie van alle intellectual property van NXP Semiconductors. Hij heeft zes patenten en meer dan vijftig publicaties op zijn naam staan, waaronder twee boeken.