Công nghệ truyền năng lượng không dây chinh phục môi trường nước biển

Các nhà khoa học từ Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội vừa công bố nghiên cứu đột phá về hệ thống truyền năng lượng không dây (WPT) sử dụng công nghệ cộng hưởng từ. Điểm đặc biệt của nghiên cứu này nằm ở khả năng hoạt động ổn định trong môi trường dẫn điện như nước biển.

Theo truyền thống, các hệ thống truyền năng lượng không dây gặp khó khăn lớn khi hoạt động trong môi trường có độ dẫn điện cao. Nước biển với độ dẫn điện 4 S/m tạo ra tổn hao năng lượng lớn, khiến hiệu suất truyền tải giảm mạnh.

Nhóm nghiên cứu Nguyễn Xuân Hùng, Vũ Kim Hoàn, Phạm Xuân Thành, Hoàng Mạnh Kha, Phạm Thanh Sơn đã tập trung giải quyết bài toán này bằng cách tối ưu hóa thiết kế cuộn dây cộng hưởng và điều chỉnh tần số hoạt động phù hợp.

Công nghệ MR-WPT

Hệ thống sử dụng công nghệ truyền năng lượng không dây cộng hưởng từ (MR-WPT) với cấu trúc bốn cuộn dây. Thiết kế này bao gồm cuộn phát và cuộn thu chính, cùng hai cuộn cộng hưởng trung gian để tăng cường hiệu suất truyền tải.

Mô hình hệ thống MR-WPT truyền qua môi trường dẫn điện. Ảnh: chụp màn hình

Đặc điểm nổi bật của hệ thống:

• Hoạt động ở tần số 5 MHz và 10 MHz

• Sử dụng cuộn dây có đường kính 56mm và 68mm

• Khoảng cách truyền tải lên đến 80mm

• Hiệu suất đạt 60-80% trong không khí

Qua các thí nghiệm mô phỏng và thực tế, nhóm nghiên cứu thu được kết quả khích lệ. Trong môi trường không khí, hệ thống đạt hiệu suất truyền tải cao nhất 80% ở khoảng cách 20mm với tần số 5 MHz.

Thậm chí trong môi trường nước biển khắc nghiệt, hệ thống vẫn duy trì hiệu suất 60% ở khoảng cách gần. Điều này chứng minh khả năng ứng dụng thực tế của công nghệ trong các điều kiện khó khăn.

Những cơ hội ứng dụng thực tiễn:

Thiết bị dưới nước: Sạc pin cho robot thăm dò, cảm biến môi trường biển, thiết bị nghiên cứu sinh vật biển mà vẫn giữ tính kín nước hoàn toàn.

Y tế: Cấp năng lượng cho các thiết bị cấy ghép trong cơ thể người như máy tạo nhịp tim, thiết bị theo dõi sức khỏe liên tục.

IoT và thành phố thông minh: Cung cấp năng lượng cho mạng lưới cảm biến trong các công trình ngầm, hệ thống giám sát môi trường.

Giao thông: Sạc pin cho xe điện ngầm dưới nước, tàu ngầm mini, phương tiện thăm dó biển sâu.

Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục hoàn thiện hệ thống để tăng khoảng cách truyền tải và cải thiện hiệu suất trong các môi trường dẫn điện khác nhau. Họ cũng nghiên cứu tích hợp công nghệ này vào các thiết bị thương mại.

Với tiềm năng ứng dụng rộng rãi, nghiên cứu này sẽ góp phần quan trọng vào cuộc cách mạng công nghệ truyền năng lượng không dây, đặc biệt trong bối cảnh các thiết bị IoT và thành phố thông minh phát triển mạnh mẽ.

Xem toàn văn.