Share This
Связаться со мной
Крути в низ
Categories
//Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

18.07.2021Category : My Habr

inzhenery razrabotali prototip ustrojstva sobirajushhego energiju s palcev 18a0515 - Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

Команда инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала новый тип ячейки на биотопливе, способной извлекать энергию из пота, выделяемого кончиками пальцев. Также эту ячейку можно соединить с пьезоэлектрическими генераторами, чтобы накапливать энергию нажатия пальцем на твёрдую поверхность. Работа опубликована в журнале Joule.

Носимая электроника сейчас очень популярна. Только в первом квартале 2021 года потребители приобрели более 100 млн подобных товаров – это умные часы, фитнес-трекеры, очки дополненной реальности и прочее. За второй квартал продажи выросли на 34,4% по сравнению с прошлым годом.

inzhenery razrabotali prototip ustrojstva sobirajushhego energiju s palcev 6a01c63 - Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

Повышается спрос на практичные и эффективные методы сбора энергии, позволяющие бесперебойно питать эти гаджеты. Большая часть современных устройств работает на электрохимических аккумуляторах и суперконденсаторах. Однако заряд в этих батарейках в любом случае ограничен. Один из вариантов продления срока работы гаджетов – использование устройств, непрерывно собирающих энергию человека и окружающей среды – солнечного света, движений человека, биотоплива, разницы температур.

inzhenery razrabotali prototip ustrojstva sobirajushhego energiju s palcev bbc3580 - Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

Главной метрикой эффективности подобных продуктов служит энергетическая рентабельность (EROI) — соотношение полученной энергии к затраченной. По словам соавтора работы Джозефа Вонга, в лаборатории которого восемь лет назад разработали биотопливные ячейки, извлекающие энергию из лактата, содержащегося в поте, обычно разработчикам нужно максимизировать эту рентабельность. Например, устройства, собирающие энергию движения человека, способны утилизировать не более 1% энергии, выделяемой во время тяжёлых физических упражнений.

Однако его команда решила разработать устройство, адаптированное к ежедневной активности человека, и не требующее практически никакого энергетического вклада – чтобы можно было забыть об устройстве, и пойти спать, или, сидя за компьютером, набивать на клавиатуре текст. Он назвал это «энергией ничегонеделания».

Кончики пальцев человека выделяют больше пота, чем кажется, потому что они постоянно проветриваются и пот испаряется. Кроме того, концентрация потовых желёз на кончиках пальцев выше, чем где бы то ни было на теле, включая подмышки. По словам соавтора работы Лю Йина, неважно, насколько чистые у вас руки – отпечатки пальцев вы оставляете везде. Это как раз остатки вашего пота с метаболитами. Этим свойством и воспользовались учёные.

Их ячейка представляет собой тонкую гибкую плёнку, оборачиваемую вокруг кончика пальца как пластырь. Электроды, состоящие из углеродной пены и гидрогеля, поглощают пот. Ферменты электродов запускают химическую реакцию лактата и кислорода, которая вырабатывает электричество. Пьезоэлектрический чип позволяет добывать дополнительную энергию из нажатий.

Команда обнаружила, что их ячейки выдают почти по 400 мДж на квадратный сантиметр, и этого достаточно для питания наручных часов – при этом подопытный просто спал. За час печати на клавиатуре и кликания мышкой с одного пальца вырабатывается почти 30 мДж. Йин говорит, что во сне вы вообще не напрягаетесь, а нажимая на кнопку, делаете энергетический вклад, равный всего половине мДж.

inzhenery razrabotali prototip ustrojstva sobirajushhego energiju s palcev 0bd3a01 - Инженеры разработали прототип устройства, собирающего энергию с пальцев

Устройство справа собирает пот с пальцев и питает датчик витамина С и дисплей (слева)

Для демонстрации практичности устройства исследователи соединили свою ячейку с небольшим химическим датчиком, оснащённым дисплеем. Они подключили систему к пациенту для отслеживания уровня витамина С после его приёма. В другом эксперименте датчик считал количество ионов натрия в морской воде. Оказалось, что датчик и дисплей можно питать энергией, делая пять нажатий пальцем каждые десять секунд, или просто поносив плёнку на пальцах две минуты.

  • 4 views
  • 0 Comment

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Свежие комментарии

    Рубрики

    About Author 01.

    blank
    Roman Spiridonov

    Моя специальность - Back-end Developer, Software Engineer Python. Мне 39 лет, я работаю в области информационных технологий более 5 лет. Опыт программирования на Python более 3 лет. На Django более 2 лет.

    Categories 05.

    © Speccy 2022 / All rights reserved

    Связаться со мной
    Close