Небольшой генератор улавливает тепло, выделяемое кожей, для питания носимых устройств

Ученые в Китае разработали небольшое гибкое устройство, которое может преобразовывать тепло, излучаемое кожей человека, в электрическую энергию. В своем исследовании, опубликованном 29 апреля в журнале Cell Reports Physical Science, команда показала, что устройство может питать светодиодный свет в реальном времени при ношении на браслете. Полученные данные предполагают, что когда-нибудь может привести в действие носимую электронику, такую ​​как -трекеры.


Устройство представляет собой термоэлектрический генератор (ТЭГ), который использует температурные градиенты для выработки энергии. В этой конструкции исследователи используют разницу между более высокой температурой тела и относительно более прохладной окружающей средой для выработки энергии.

«Это область с большим потенциалом», — говорит автор-корреспондент Цянь Чжан из Харбинского технологического института, Шэньчжэнь. «ТЭГ могут восстанавливать энергию, которая теряется в виде отработанного тепла, и, таким образом, улучшать коэффициент использования энергии».

В отличие от традиционных генераторов, которые используют энергию движения для производства электроэнергии, термоэлектрические генераторы не имеют движущихся частей, что делает их практически необслуживаемыми. Эти генераторы устанавливаются на машинах, расположенных в отдаленных районах, и на бортовых космических датчиках для подачи энергии.

Чжан и ее коллеги много лет работали над созданием термоэлектрических генераторов. В связи с тем, что носимые устройства становятся все более популярными в последние годы, команда хотела изучить, смогут ли эти надежные генераторы заменить традиционные батареи в этих устройствах, включая фитнес-трекеры, умные часы и биосенсоры.

«Не стоит недооценивать разницу температур между нашим телом и окружающей средой — она ​​небольшая, но наш эксперимент показывает, что она все еще может генерировать энергию», — говорит она.

Обычные ТЭГ обычно жесткие и выдерживают менее 200 случаев изгиба. Хотя гибкие типы могут соответствовать требованиям к изгибу, их характеристики, как правило, неадекватны. Чтобы преодолеть это ограничение и сделать устройство более пригодным для носки, исследователи прикрепили основные электрические компоненты к эластичному и более липкому полиуретановому материалу. Испытания показали, что устройство выдержало не менее 10 000 повторных изгибов без значительных изменений в производительности.

Кроме того, коммерчески доступные ТЭГ в значительной степени зависят от редкометалльного висмута, который в природе не встречается в больших количествах. В новой конструкции он частично заменен материалом на основе магния, что может существенно снизить затраты при крупносерийном производстве.

Исследователи разработали автономной электронной системы. Они подключили светодиод к полосе ТЭГ размером 4,5 дюйма в длину и 1,1 дюйма в ширину. Затем команда намотала ТЭГ-браслет на запястье человека, температура тела которого составила 92,9 ° F в условиях окружающей среды. При разнице температур генератор собирал тепло, исходящее от кожи, и успешно зажигал светодиод.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments