红外线输电试验获得成功,但是比特斯拉的无线输电实验晚了120年

大家是否想象过,有一天你近日商场、机场等公共场合时,你的智能手机、平板、电脑等开始自动充电,而淘汰原来的数据线、充电宝、无线充电底座的烦恼呢?这个不再是梦想,不久的将来完全可以实现。

据美国《科学日报》网站8月30日报道,韩国研究人员利用红外线将电能无线传输了30米。而在光学出版集团的《光学快讯》杂志中,研究人员详细描述了他们的新系统,该系统利用红外线安全传输高水平功率。实验室测试显示,它可以将400毫瓦的光功率传输远达30米的距离。这一功率足以给传感器充电。随着研发工作推进,其可能被提高至为移动设备充电所必需的水平。

红外线输电,即分布式激光充电,由于一种新型无线激光充电系统无线电能传输(WPT)是一种很有前途的解决方案,可以为电子设备提供方便、持久的能量供应;而分布式激光充电(DLC)是一种新的WPT替代方案,并使WPT具有与WiFi通信类似的体验。

分布式激光充电(红外线输电)的特点是:从充电开始和结束不需要人为的插拔插销,避免了人为触电的危险,提高了充电过程的安全性、方便性和可靠性,同时由于电源发射端与负载发射端均被独立封装,适用于下雨等恶劣的天气和环境,也极大地减少了维护成本。

无线充电技术根据能量传输方式可以分为两大类:一类是需要一对耦合的发射端和接收端才能进行能量传输的耦合式无线充电技术,属于这一类的无线充电方式具体有电磁感应式、电磁共振式、电场耦合式;另一类是以各种不同形式的辐射波为载体,能量可以在空间自由进行传输的辐射式无线充电技术,其能量的载体分别有超声波、无线电波、微波和激光等。

看上图,这次红外线输电试验工作原理是:采用激光谐振腔的原理。由于光学谐振腔输出的光有很强的方向性,意味着发射端和接受端必须直线可视,不能被障碍物阻挡。这种试验成功适用范围有限,只适用于固定位置的无线低功率传输电能。并不适合始终处于移动状态的手机、电动汽车等。

而相关研究团队负责人、来自韩国世宗大学的何津永解释说:“分布式激光充电系统的工作方式有点像传统激光器,但其激光谐振腔的光学部件没有被整合到一个设备中,而是被分成发射器和接收器。当发射器和接收器在彼此“视线”内时,就会在发射器和接收器之间的空中形成一个激光谐振腔,使得该系统能够输出基于光的电能。如果一个障碍物切断发射器与接收器之间的“视线”,系统就会自动切换至安全供电模式,实现空中无危险供电。”

在实验装置中,在距离接收器 100英尺处设置了一个经过特殊处理的银白色金属铒(Erb)的放大器发射机,中心波长为1550纳米,该接收机配备了一个光伏电池,用于将光信号转换为电能,光电装置将其转化为85毫瓦的电源功率。这款接收器只有10毫米× 10毫米(0.4英寸× 0.4英寸),小到可以装进传感器等小型设备中。这次红外线输电试验获得成功,是人类的又一进步。

其实这样的类似试验,人类已经在不断摸索前进中。比如,前段时间,俄罗斯一家名叫“能源”的火箭航天公司做了一项特别的实验,他们利用激光为 1.5 公里以外的手机充电 1 小时。

2015 年时,微软亚洲研究院曾经做过关于利用光线充电的原型,当时被称为 AutoCharge。不同的是,当时利用的是将太阳光聚集成光束,然后一个特殊的充电器能够锁定你放在桌子上的手机,并且转化成电能为手机充电。

同年(2015年),日本三菱重工通过无线输电技术把500米外的灯泡点亮。不过使用的是微波把电能集中起来输送过去。

这些无线传输电试验,与尼古拉·特斯拉的全球无线电力输送计划,晚了整整110年多年的时间。

尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,1856年7月10日—1943年1月7日),塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师。也是现代电学、无线通信学的奠基人之一。1856年7月10日,特斯拉生于南斯拉夫克罗地亚的斯米良。1897年,他使马可尼的无线电通信理论成为现实。2003年,为了纪念偶像特斯拉,埃隆·马斯克以他的名字命名了特斯拉汽车。

在19世纪末,尼古拉·特斯拉曾经进行过无线输电实验。在1901年,特斯拉建造了一座大型高压无线电站,现在被称为沃登克里弗塔(特斯拉塔),他想以此进行远距离的无线输电实验,它们是依赖于无线电波的发射和接收。但当时特斯拉的无线输电技术存在电磁辐射和效率的问题,电磁波会向外扩散开来,其效率会迅速下降,因为它遵循距离的平方反比定律。

不过,由于远距离的无线广播技术被马可尼先一步实现(1901年12月12日,马可尼完成了跨大西洋的无线电传送实验,摩根停止了对特斯拉的资助),沃登克里弗塔的建设失去了资金支持。不久后,沃登克里弗塔被拆除掉,特斯拉始终未能进行远距离的无线输电实验。特斯拉当年的设想一直没能实现,原因不是科学原理的问题,而是来自技术和成本方面,因此,可以肯定的说尼古拉·特斯拉的无线输电技术是真的,只是没有完成而已。而特斯拉的无线输电原理利用到了现在被称为舒曼共振的一种全球性的电磁共振。

对于,这次红外线输电试验获得成功,但是比特斯拉的无线输电实验晚了120多年,而“红外线输电”能否打破无线充电这根鸡肋!让我们拭目以待。

原创作品,谢谢阅读。

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