隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的加速演進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)作為連接物理世界與數(shù)字空間的核心樞紐，正迎來爆發(fā)式增長。據(jù)預(yù)測，全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將從2025年的198億臺飆升至2034年的406億臺以上。然而，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備普遍依賴電池供電，不僅面臨電池生產(chǎn)與廢棄帶來的環(huán)境壓力，更在偏遠(yuǎn)地區(qū)部署、大規(guī)模運(yùn)維等場景中遭遇成本與效率困境。在此背景下，無需電池的能量采集技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，通過捕獲環(huán)境中的閑置能量為設(shè)備供能，正從根本上破解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的能源瓶頸，重塑其未來形態(tài)。

能量采集技術(shù)的核心價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“自主供能”，其本質(zhì)是將環(huán)境中分散的、低品位的閑置能量轉(zhuǎn)化為可用電能，涵蓋太陽能、振動(dòng)能、熱能、射頻能等多種形式。在技術(shù)路徑上，光伏采集技術(shù)通過光電轉(zhuǎn)換模塊捕獲自然光與室內(nèi)照明，適用于多數(shù)通用場景;壓電材料可將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備監(jiān)測、交通軌道檢測等場景; thermoelectric generators(TEG)能利用溫度梯度發(fā)電，在人體可穿戴設(shè)備、工業(yè)高溫環(huán)境中極具潛力;射頻采集則通過天線捕獲環(huán)境中的無線信號能量，實(shí)現(xiàn)短距離內(nèi)的設(shè)備無源供電。這些技術(shù)與超低功耗芯片、智能儲(chǔ)能模塊的結(jié)合，使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備擺脫了對傳統(tǒng)電池的依賴，為大規(guī)模、長周期穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

在實(shí)際應(yīng)用中，能量采集技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出顛覆性潛力，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)從“有限部署”向“全域覆蓋”跨越。在智慧物流與資產(chǎn)管理領(lǐng)域，全球首款量產(chǎn)的無電池藍(lán)牙資產(chǎn)標(biāo)簽MTB11通過環(huán)境光采集能量，在常規(guī)照明下即可穩(wěn)定工作10年以上，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)實(shí)時(shí)追蹤與異常報(bào)警，徹底省去了電池更換與人工巡檢的長期成本。在智慧農(nóng)業(yè)場景中，光伏供電的土壤傳感器可長期監(jiān)測墑情與養(yǎng)分，無需布線或更換電池，助力精準(zhǔn)灌溉與綠色種植。醫(yī)療領(lǐng)域，基于人體熱能與運(yùn)動(dòng)能量采集的柔性可穿戴設(shè)備，能持續(xù)監(jiān)測生理數(shù)據(jù)并無線傳輸，既保證了穿戴舒適性，又避免了頻繁充電的麻煩。更具前瞻性的是，light-based IoT(LIoT)架構(gòu)已應(yīng)用于智能包裝，通過光伏采集與光學(xué)無線通信，實(shí)現(xiàn)乳制品等溫度敏感產(chǎn)品的全生命周期監(jiān)測，及時(shí)預(yù)警質(zhì)量異常。

能量采集技術(shù)不僅解決了物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)維痛點(diǎn)，更推動(dòng)其向“綠色可持續(xù)”與“泛在感知”的未來方向發(fā)展。傳統(tǒng)電池每年造成約150億節(jié)廢棄量，帶來嚴(yán)重的生態(tài)污染，而能量采集技術(shù)通過無源供能大幅減少電子廢棄物，契合全球碳中和目標(biāo)。在6G時(shí)代愿景中，數(shù)萬億個(gè)零能耗傳感器將遍布城市空間，通過環(huán)境能量自主供能，實(shí)現(xiàn)交通、安防、環(huán)境監(jiān)測的全域感知，這些傳感器通過海量數(shù)據(jù)融合分析，為城市治理提供精細(xì)化支撐。此外，能量采集技術(shù)降低了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署門檻，使設(shè)備能深入偏遠(yuǎn)山區(qū)、深海、地下管網(wǎng)等傳統(tǒng)供電難以覆蓋的區(qū)域，拓展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用邊界。

盡管前景廣闊，能量采集技術(shù)仍面臨三大核心挑戰(zhàn)。其一，能量供應(yīng)的不穩(wěn)定性，環(huán)境能量的波動(dòng)性導(dǎo)致供電連續(xù)性難以保障，需通過智能儲(chǔ)能模塊與能量管理算法優(yōu)化調(diào)度。其二，轉(zhuǎn)換效率與成本平衡問題，高性能采集材料與模塊的制造成本較高，制約了規(guī)?；占?。其三，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同廠商的技術(shù)路徑差異較大，影響了設(shè)備間的互聯(lián)互通。對此，行業(yè)正通過材料革新提升轉(zhuǎn)換效率，如采用二硫化鉬(MoS2)等新型材料優(yōu)化整流器性能;通過模塊化設(shè)計(jì)降低制造成本;同時(shí)推動(dòng)低功耗無線標(biāo)準(zhǔn)與開放接口的統(tǒng)一，為技術(shù)普及掃清障礙。

展望未來，隨著材料科學(xué)與智能控制技術(shù)的突破，能量采集技術(shù)將實(shí)現(xiàn)效率提升與成本下降的雙重突破，進(jìn)一步重塑物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)。一方面，混合采集系統(tǒng)將成為主流，通過融合多種能量來源保障供電穩(wěn)定性;另一方面，邊緣計(jì)算與能量采集的結(jié)合將實(shí)現(xiàn)“能量-數(shù)據(jù)”協(xié)同優(yōu)化，設(shè)備僅在采集到足夠能量時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，降低能耗需求。政策層面，更嚴(yán)格的電子廢棄物法規(guī)與綠色電子激勵(lì)政策，將加速能量采集技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

無需電池的能量采集技術(shù)，不僅是物聯(lián)網(wǎng)的“能源革命”，更是數(shù)字經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。它破解了傳統(tǒng)電池供電的生態(tài)與運(yùn)維困境，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)從局部應(yīng)用走向全域覆蓋，從高能耗運(yùn)行轉(zhuǎn)向綠色低碳。隨著技術(shù)的持續(xù)成熟，一個(gè)由自主供能設(shè)備構(gòu)成的泛在物聯(lián)網(wǎng)體系正在形成，將深刻改變城市治理、工業(yè)生產(chǎn)、民生服務(wù)的方方面面，為智能化社會(huì)注入持久動(dòng)力。