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无线技术时代之二:无线能量传输
日期:2007-05-16 来源:电信商学院
    无线设备虽是无线,却都需要使用用来提供能量的电线作为附件。不过,通过电磁波来输送能量就能克服这种局限。事实上,这种想法在这项技术发现不久就已经有了:早在19世纪30年代,迈克尔·法拉第就发现,磁场变化后将在电线周围产生电流。19世纪90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手——尼古拉·特斯拉申请了最初的一个专利。无线电的鼻祖同样是电学的鼻祖,这两个科学所遵循的原理几乎一样。
    在无线能量传输方面的很多研究都延迟了一个世纪,一是因为确实太难也危险,二是因为没有客观需求。不过,小型无线设备的大量出现使大家对这一课题又产生了兴趣。无线工程公司——剑桥咨询公司的Tim Fowler就称:“没有人愿意老更换其门里的电池。”
    目前存在很多种传输无线能量技术。第一种被称为辐射技术,通过产生一个电磁场来解决问题。首先,利用一个独特的接收器来接收空气中尚未散失的能量,然后将这些能量转成电能。这些能量能够使一颗小电量电池行进近3米的距离,但其中的大部分能量再还未到达接收者的时候就已经耗费掉了,因而所提供的能量非常有限。这项由费城Powercast领衔的技术将在今年由菲利普公司首先应用,用于像圣诞树上的小灯之类的能量提供。
    另一种传输技术依靠磁场,利用共振原理,不过尚处于试验阶段。当两个物体在同一频率实现共振时,他们将传输能量。这就好比小孩子在荡秋千时只需两脚同步移动就能给秋千带来动力。使用磁场共振使能量能够有效地传输到设备上。不过,与辐射技术一样,这种技术也只能在几米这样一个距离内传输能量。但,就算如此,自从这项技术的发明者——麻省理工学院的Marin Soljacic在去年秋天的一次研讨会上陈述了它的观点后,他就一直被风险投资商们的电话包围。
    第三种传输技术被称为“电感耦合”,这不像“无插头”那样“无线”。在这种技术下,能量通过相对很直接的接触来进行传输,就如把机器放在一个垫子上就能进行充电一样。通过些许改动,现在这个系统已经开始在英国的Splashpower、美国的WildCharge和Fulton公司开始应用。它避免了用电缆和连接线对机器装备充电,可以嵌入很多物体如汽车仪表板或办公室家具的表面。
    现在的电脑芯片需要的能量支持较以前少了很多,这可帮了大忙。德克萨斯器械公司的Gene Frantz计算了一下,一定容量芯片所需的支持能量平均每18个月下降一半,这是一个没摩尔法则出名的一个推论。虽然有这个推论的存在,能源消耗依然是个需突破的瓶颈。每颗电池所能存储的能量正以每年8%的速度增长,但对更高能量电器的需求却以超过这种速度三倍的速度向前发展。
    还有一种方法就是从环境中“收获”能源,将自然出现的热能、光能和振动转换成所需的能量。举个例子,安装在摩天大楼里的传感器能够通过大楼的正常倾斜来获得能量。而且,有些材料本身就是压电的,能在受热或震动的情况下产生变形,从而产生能被捕捉和储藏的电流。目前这项技术还很新,但发展很快,很多公司如英国的Perpetuum、美国的Ferro、Mide、KCF、TPL、MicroStrain都开始出售相关的技术产品。不过,有一个问题就是产生的能量很少,从而导致机器有时比供应能量的机械还小。
    另外一个解决方案可能是原料电池。与电池只能存储能量不同,原料电池通过氢气和甲醇这些不稳定的物质产生能源。目前,该项技术已经在手机电池上获得应用。不过,要实现利用植入膝上型电脑的能产生大量能量的原料电池来帮助用户登上飞机还需要一段时间。