Ett forskarteam har utvecklat ett självförsörjande trådlöst system för övervakning av koldioxid (CO2). Detta innovativa system utvinner minutvibrationer från omgivningen för att regelbundet mäta CO2-koncentrationer.
Forskningen har publicerats i Nano Energy.
Detta genombrott tillgodoser ett kritiskt behov inom miljöövervakning: att noggrant förstå ”hur mycket” CO2 som släpps ut för att bekämpa klimatförändringar och global uppvärmning. CO2-övervakningsteknik är avgörande för detta, men befintliga system är i stor utsträckning beroende av batterier eller kabelanslutna strömkällor, vilket medför begränsningar när det gäller installation och underhåll.
KAIST-teamet, ledt av professor Kyeongha Kwon från School of Electrical Engineering, har i en gemensam studie med professor Hanjun Ryus team vid Chung-Ang University tagit itu med detta genom att skapa ett självförsörjande trådlöst system som fungerar utan extern strömförsörjning.
Kärnan i det nya systemet är en ”tröghetsdriven triboelektrisk nanogenerator (TENG)” som omvandlar vibrationer (med amplituder från 20–4 000 μm och frekvenser från 0–300 Hz) som genereras av industriell utrustning eller rörledningar till elektricitet. Detta möjliggör periodiska mätningar av CO2-koncentrationen och trådlös överföring utan behov av batterier.
Forskargruppen lyckades förstärka de minimala vibrationerna och framkalla resonans genom att kombinera en elastisk fjäder med en fyrstegs staplad tröghetsdriven TENG. De uppnådde en stabil effektproduktion på 0,5 mW under förhållanden med 13 Hz och 0,56 g acceleration. Den genererade effekten användes sedan för att driva en CO2-sensor och ett Bluetooth-kommunikationssystem med låg effekt.
(Från vänster) Masterstudent Gyurim Jang, professor Kyeongha Kwon. Källa: Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
Professor Kyeongha Kwon betonade: ”För effektiv miljöövervakning är det viktigt att ha ett system som kan fungera kontinuerligt utan strömbegränsningar.”
Han förklarade: ”I denna forskning implementerade vi ett självförsörjande system som kan mäta och trådlöst överföra CO2-koncentrationer periodiskt baserat på den energi som genereras från en tröghetsdriven TENG.” Han tillade: ”Denna teknik kan fungera som en grundläggande teknik för framtida självförsörjande miljöövervakningsplattformar som integrerar olika sensorer.”
Gyurim Jang, masterstudent vid KAIST, och Daniel Manaye Tiruneh, masterstudent vid Chung-Ang University, är medförfattare till artikeln.
Mer information: Daniel Manaye Tiruneh et al, Highly compact inertia-driven triboelectric nanogenerator for self-powered wireless CO2 monitoring via fine-vibration harvesting, Nano Energy (2025). DOI: 10.1016/j.nanoen.2025.110872
