A complete study of electroactive polymers for energy scavenging: modelling and experiments

Recent progresses in ultra low power microelectronics propelled the development of several microsensors and particularly the self powered microsystems (SPMS). One of their limitations is their size and their autonomy due to short lifetime of the batteries available on the market. To ensure their ecological energetic autonomy, a promising alternative is to scavenge the ambient energy such as the mechanical one. Nowadays, few microgenerators operate at low frequency. They are often rigid structures that can perturb the application or the environment; none of them are perfectly flexible. Thus, our objective is to create a flexible, non-intrusive scavenger using electroactive polymers. The goal of this work is to design a generator which can provide typically 100 ?W to supply a low consumption system. We report in this paper an analytical model which predicts the energy produced by a simple electroactive membrane, and some promising experimental results.Comment: Submitted on behalf of EDA Publishing Association (http://irevues.inist.fr/EDA-Publishing

PRESSURE POWER RECOVERY DEVICE

brevet étendu EP2437323, US 2012074815A power recovery device, including an electroactive polymer membrane; an actuator capable of moving along a first direction non-parallel to the mid-plane of the membrane; a member for converting the motion of the actuator into a stretching of the membrane along at least one second direction of the mid-plane of the membrane; and means for biasing the membrane including an electret

Scavenging energy from human motion with tubular dielectric polymer

International audienceScavenging energy from human motion is a challenge to supply low consumption systems for sport or medical applications. A promising solution is to use electroactive polymers and especially dielectric polymers to scavenge mechanical energy during walk. In this paper, we present a tubing dielectric generator which is the first step toward an integration of these structures into textiles. For a 10cm length and under a strain of 100%, the structure is able to scavenge 1.5µJ for a poling voltage of 200V and up to 40µJ for a poling voltage of 1000V. The generator is finally compared to our previous planar structure, and the power management module for those structures is developed

CRANK DEVICE HAVING AN ENERGY-CONVERSION SYSTEM BUILT THEREIN

brevet étendu W0 2012 038672The invention relates to a crank including first (33) and second (34) portions that are translatably mobile relative to one another, as well as an energy-conversion device (39)

Récupération de l'énergie des vibrations mécaniques pour générer de l'électricité

National audienceLa récupération d'énergie dans l'environnement et sa conversion en électricité a pour objectif d'augmenter l'autonomie de systèmes portables ou abandonnés en remplaçant ou en complétant leur source primaire d'alimentation. Cette approche permet ainsi de réduire le nombre des piles, ou batteries communément utilisées pour alimenter ces systèmes et qui sont des éléments très polluants pour l'environnement. La récupération d'énergie peut utiliser différentes sources telles le rayonnement solaire, les flux thermiques ou les vibrations mécaniques. L'énergie mécanique disponible dans notre environnement est une source d'énergie de densité importante (300μW.cm-3), présente dans tous les milieux même hostiles. Il s'avère donc intéressant de convertir cette énergie mécanique en électricité pour alimenter des capteurs ou des actionneurs. Nous présentons dans cet article le principe de fonctionnement de la récupération des vibrations mécaniques. Puis nous déclinerons les trois principaux modes de transduction : par effet piézoélectrique, électrostatique et électromagnétique Enfin, ces trois principes de conversions des vibrations mécaniques en électricité seront comparés du point de vue de l'efficacité, du rendement, ainsi que de leur intégration et leur miniaturisation

Récupération de l'énergie des vibrations mécaniques pour générer de l'électricité

National audienceLa récupération d'énergie dans l'environnement et sa conversion en électricité a pour objectif d'augmenter l'autonomie de systèmes portables ou abandonnés en remplaçant ou en complétant leur source primaire d'alimentation. Cette approche permet ainsi de réduire le nombre des piles, ou batteries communément utilisées pour alimenter ces systèmes et qui sont des éléments très polluants pour l'environnement. La récupération d'énergie peut utiliser différentes sources telles le rayonnement solaire, les flux thermiques ou les vibrations mécaniques. L'énergie mécanique disponible dans notre environnement est une source d'énergie de densité importante (300μW.cm-3), présente dans tous les milieux même hostiles. Il s'avère donc intéressant de convertir cette énergie mécanique en électricité pour alimenter des capteurs ou des actionneurs. Nous présentons dans cet article le principe de fonctionnement de la récupération des vibrations mécaniques. Puis nous déclinerons les trois principaux modes de transduction : par effet piézoélectrique, électrostatique et électromagnétique Enfin, ces trois principes de conversions des vibrations mécaniques en électricité seront comparés du point de vue de l'efficacité, du rendement, ainsi que de leur intégration et leur miniaturisation

Modelling of dielectric polymers for energy scavenging applications

International audienceAn increasing number of scavenging applications use dielectric polymers: for instance, on the heel of a shoe, behind the knee, on a navy buoy, etc. This emerging technology has the potential to be an alternative to traditional, well-known solutions using piezoelectricity or electromagnetism. Indeed, dielectric polymers are suitable for creating flexible and innovative structures working in a quasi-static range. Nevertheless, current analytical models of dielectric polymers in generator mode are too simple and not sufficiently predictive. This paper reports a more reliable method for modelling dielectric generators. This method is a tool for designing any plane structure. It can be used to calculate performance or to optimize a given structure. Moreover, it is modular and can be adapted to any kind of dielectric material and any plane structure. The method is illustrated on a biaxial plane generator comprising 3M's VHB 4910 polymer and conductive silver grease electrodes. Experiment data are provided to validate the analytical model and thus the whole method

Soft Electroactive Polymers for Energy Harvesting

International audienc

Comparison of electroactive polymers for energy scavenging applications

International audienceElectroactive polymers, generally used as actuators, offer very promising levels of performance in sensor mode, particularly in scavenging ambient mechanical energy applications. New, innovative, high performance, flexible generators can be developed to supply low consumption systems. This technology has the potential to be an alternative to traditional solutions based on electromagnetism, electrostatic or piezoelectricity, which are rigid solutions, mostly used in the high frequency range. This paper reports an extensive investigation of electroactive polymers for energy scavenging applications. The operating principle, properties and analytic models of six polymers are presented and compared in terms of scavenging energy density, operating area, advantages and inconveniences

Soft Electroactive Polymers for Energy Harvesting

International audienc