Drone, lazer ışığıyla kablosuz olarak enerji alıyor

Çin Sivil Havacılık Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, perovskit güneş pili teknolojisine dayalı bir alıcı aracılığıyla insansız hava araçlarını lazer ışınıyla kablosuz olarak çalıştıracak bir teknik geliştirdi. Sonuçta bunun uçuşta da işe yaraması gerekiyor. Teknoloji, örneğin uzun vadeli görevlerde, pili değiştirmek için iniş yapmak zorunda kalmadan, dronların uçuş süresini uzatmak için kullanılabilir.

Bilim adamları, Matter & Light dergisinde yayınlanan “Sb2Se3 nanokristalleri, lazerle çalışan insansız hava araçları için verimli perovskit-termoelektrik tandem cihazlara olanak tanıyor” çalışmasında, teknolojinin temel olarak bir perovskit lazer hücresine ve bir termoelektrik elemana dayandığını ve bunların birlikte bir tür güneş pili oluşturduğunu yazıyorlar. Termoelektrik katman, ısı olarak kaybolacak enerjiyi yakalar. Lazere bakan taraf ile lazere bakan taraf arasındaki sıcaklık farkı ne kadar yüksek olursa, elektrik üretimi de o kadar fazla olur. Lazerler için optimize edilmiş perovskit katman, lazer ışığını elektriğe dönüştürüyor.

Ancak araştırmacıların belirttiği gibi, yüksek güçlü lazerlerin enerji kaynağı olarak kullanılması durumunda ısınma sorunu ortaya çıktı. PLC-TE tandem bileşeni (Perovskite Lazer Hücre Termoelektrik), 80 °C ile 90 °C arasındaki sıcaklıklara ısıtıldı. Bilim adamları, modülün verimliliğini etkilediği için bunun büyük bir sorun olduğunu fark ettiler.

Aşırı ısınmaya karşı nanokristaller

Bu ısınmayı engellemek için araştırmacılar, PLC-TE tandem modülünü, ısı akışını yavaşlatan özel Sb₂Se₂ nanokristalleriyle zenginleştirdiler. Kristaller ısıyı daha zayıf iletir ve termal bir bariyer görevi görür. Bu, bileşenin daha soğuk kalması ve sıcaklığı, lazere uzun süre maruz kaldıktan sonra bile modülün verimli kalacağı bir aralıkta tutması anlamına gelir. Yeşil lazerle gelen enerjinin yüzde 38,49'u elektriğe dönüştürülebiliyor. Araştırmacılar bunun bugüne kadar elde edilen benzer modüllerle karşılaştırıldığında en yüksek verimliliklerden biri olduğunu söylüyor.

Teknolojiyi test etmek için bilim adamları, bir PLC-TE tandem bileşenine bağlı bir pervaneye sahip yerleşik bir elektrik motoruna sahip sabit bir drone kanadı modeli oluşturdular. Modülün daha fazla soğutulması için kanada hava yuvaları yerleştirilmiştir. Araştırmacılar, hava vidasıyla donatılmış elektrik motorunu çalıştırmak için yeşil lazer ışığını kullanabildiler. Bilim adamları, ortaya çıkan hava akışını termoelektrik katmanın soğuk tarafını ilave olarak soğutmak için kullandılar. Bu, performansı artırmayı mümkün kıldı.

Bilim adamları şimdi sistemi uçuş sırasında test etmek ve uçuş operasyonları sırasında kablosuz enerji aktarımını gösterebilmek için hafif bir drone yapmak istiyorlar. Ancak o zamana kadar araştırmacıların, hareket eden bir drone'u lazer ışınlarıyla güvenli bir şekilde nasıl takip edebileceklerine dair bir çözüm bulmaları gerekiyor.

(olb)