Lead free Ba0.85Ca0.15TiO3 piezoelectric transformer for energy harvesting application

• Autorzy: Kozielski L. , Feliksik K. , Wodecka-Duś B.

Warianty tytułu

PL

Bezołowiowy transformator piezoelektryczny Ba0,85Ca0,15TiO3 do zbierania energii wibracyjnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Piezoelectric Transformers are utilized to boost the conversion of mechanical vibration energy into electrical power with considerable potential in Energy Harvesting applications. Nowadays however, the critical challenge that need to be addressed is the use of lead free materials for their construction. The other requirements include the high conversion ratio, small size and reasonable power density. This work, for the first time, proposes implementation of the lead free Ba0.85Ca0.15TiO3 material for a piezoelectric transformer that is designed for a vibration energy collection device.

PL

Transformatory piezoelektryczne wykorzystywane są w celu zwiększenia efektywności konwersji energii drgań mechanicznych w energię elektryczną z dużym potencjałem w zastosowaniach do zbierania energii z otoczenia. Obecnie jednak kluczowe wyzwanie, które należy rozwiązać, polega na wykorzystaniu bezołowiowego, ceramicznego materiału piezoelektrycznego do jego budowy. Pozostałe wymagania obejmują wysoki współczynnik konwersji, mały rozmiar i rozsądną gęstość mocy. Praca ta po raz pierwszy proponuje zastosowanie bezołowiowej ceramiki Ba0.85Ca0.15TiO3 w transformatorze piezoelektrycznym, zaprojektowanym do urządzenia do zbierania energii wibracyjnej.

Słowa kluczowe

EN

energy harvesting; piezoelectric effect; piezoelectric transformer; ferroelectric properties

PL

zbieranie energii; efekt piezoelektryczny; transformator piezoelektryczny; właściwości ferroelektryczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 69, nr 2
• Strony: 68--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kozielski L.

• Institute of Technology and Mechatronics, University of Silesia, 12 Żytnia St., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Feliksik K.

• Institute of Technology and Mechatronics, University of Silesia, 12 Żytnia St., 41-200 Sosnowiec, Poland

autor

Wodecka-Duś B.

• Institute of Technology and Mechatronics, University of Silesia, 12 Żytnia St., 41-200 Sosnowiec, Poland

Bibliografia

• [1] Sebastian, T., Erhart, J.: Bar Piezoelectric Ceramic Transformers Working in Longitudinal Mode Ferroelectrics, 486, (2015), 13–24.
• [2] Sebastian, T., Kozielski, L., Erhart, J.: Co-sintered PZT ceramics for the piezoelectric transformers, Ceram. Int., 41, 8, (2015), 9321-9327.
• [3] Mateu, L., Moll, F.: Review of energy harvesting techniques and applications for microelectronics, SPIE VLSI Circuits and Systems II, 5837, (2005), 359-373.
• [4] Heung Soo K., Joo-Hyong K., Jaehwan K.: A review of piezoelectric energy harvesting based on vibration, Int. J. Precis. Eng. Man., 12, (2011), 1129-1141.
• [5] Cook-Chennault, K. A., Thambi, N., Sastry, A. M.: Powering MEMS portable devices - a review of non-regenerative and regenerative power supply systems with special emphasis on piezoelectric energy harvesting, Adv. Mater. Res.-Switz., 17, (2008), 1-33.
• [6] Ulukus, S., Yener, A., Erkip, E., Simeone, O., Zorzi, M., Grover, P., Huang, K.: Energy Harvesting Wireless Communications: A Review of Recent Advances, IEEE J. Sel. Area Comm., 33, (2015), 360-381.
• [7] Wan, Z. G., Tan, Y. K., Yuen, C.: Review on energy harvesting and energy management for sustainable wireless sensor networks, Proc. of IEEE 13th Int. Conf. on Comm. Techn., (ICCT'11), (2011), 362-367.
• [8] Martinez, T., Pillonnet, G., Costa, F.: A 12 mV start-up converter using piezoelectric transformer for energy harvesting applications, J. Phys., 773, (2016), 012028 1-5.
• [9] Heywang, W., Lubitz, K., Wersing, W.: Piezoelectricity: evolution and future of a technology, Springer Science & Business Media 2008.
• [10] Priya, S., Nahm, S.: Lead-free piezoelectrics, Springer Science & Business Media 2011.
• [11] Liu, W., Ren, X.: Large Piezoelectric Effect in Pb-Free Ceramics, Phys. Rev. Lett., 103, (2009), 257602.
• [12] Rietveld, H. M.: A profile refinement method for nuclear and magnetic structures, J. Appl. Crystallogr., 2, (1969), 65-71.
• [13] IRE Standards on Piezoelectric Crystals: Measurement on Piezoelectric Ceramics IEEE, New York, 1961.
• [14] Fei, L., Xu, Z, Wei, X., Jin, L., Gao, J., Zhang, C., Yao, X.: Evolution of transverse piezoelectric response of lead zirconate titanate ceramics under hydrostatic pressure, J. Phys. D: Appl. Phys., 42, (2009), 095417 – 095424.
• [15] Erhart, J.: Bulk piezoelectric ceramic transformers, Adv. Appl. Ceram., 112, (2013), 91-96.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).