KAIST：“无需外部电源的二氧化碳实时监测技术开发”

by Jeong Ilwoong

Published 09 Jun.2025 08:24(KST)

在无需外部电力的情况下，也能实时测量二氧化碳浓度并以无线方式传输的系统已在韩国国内被开发出来。

KAIST 9日表示，电气及电子工程系的 Kwon Kyungha 教授研究团队与中央大学 Ryu Hanjun 教授团队共同开发出一款“自发电型无线监测系统”，能够收集周围的微小振动能量，周期性地测量二氧化碳浓度。

（自左起）电气与电子工程学部硕士研究生 Jang Gyurim、教授 Kwon Gyeongha。KAIST 提供

二氧化碳是引发全球变暖的主要原因之一，被用作评估工业界可持续性的指标。欧盟已经引入并实施工厂排放量管制。顺应这一监管趋势，二氧化碳监测系统正成为环境管理和工业过程控制中的关键要素。

然而，现有的二氧化碳监测系统大多依赖电池或有线电源，在安装和维护方面存在诸多限制。联合研究团队着手开发无需外部电力即可运行的自发电无线二氧化碳监测系统，正是基于这一背景。

所开发系统的核心，是将工业设备或管道中产生的振动（振幅 20~4000 微米、频率范围 0~300Hz）转化为电能的“惯性驱动摩擦电纳米发电机（Inertia-driven Triboelectric Nanogenerator, TENG）”。联合研究团队通过该装置，实现了在无电池条件下周期性测量二氧化碳浓度并进行无线传输。

研究团队采用四层叠层结构的惯性驱动摩擦电纳米发电机，并结合弹性弹簧放大微小振动，诱导共振现象以稳定地产生电力，再将产生的电能用于驱动二氧化碳传感器和低功耗蓝牙通信系统。

Kwon Kyungha 教授表示：“为了实现高效的环境监测，必须具备在无电源约束条件下也能持续运行的系统。本次研究重点在于利用惯性驱动摩擦电纳米发电机所产生的能量，构建一个能够周期性测量二氧化碳浓度并实现无线传输的自发电系统。”

他还补充称：“这一技术今后有望作为基础技术，应用于集成多种传感器的自发电型环境监测平台。”