Nabíjení drobné elektroniky vlastním tělem již není utopie

Umíte si představit nabíjení baterie vlastním vatelem? V tomto článku se podíváme na to, jak by něco takového mohlo fungovat.

Nejdeme vás strašit podkožními mikročipy. Energii našeho těla budeme moci použít k nabíjení mobilních telefonů a takzvané „nositelné elektroniky“. Vědci totiž vyvinuli nové levné přenosné zařízení, které transformuje lidské tělo na biologickou baterii.

Nabíjení a člověk jako elektrárna

Je známo, že lidské tělo produkuje energii. V klidu vyprodukuje přibližně 100 wattů energie, což se rovná dennímu energetickému příjmu 2000 kcal. Většina vyprodukované energie je potřebná pro důležité činnosti těla jako je činnost srdce a používání svalů. Víme však také, že velká část této energie se ztrácí jako přebytečné teplo. A co je důležité, téměř veškerá přebytečná energie se dá využít k výrobě elektrické energie, která by mohla možná i zcela nahradit dnešní chemické baterie. S touto myšlenkou si již delší dobu pohrávají vědci z University of Colorado Boulder. Ve svých výzkumech experimentují s lidským tělem a energií, kterou produkuje. Cíl je jasný – vytvořit z našeho těla funkční baterii.

Biologická baterie

Na podobných projektech již dlouhou dobu pracují specializované laboratoře. Nejprve to zkoušely metodami přímého zachycování tepla z těla, což bylo dost problematické a zápory převyšovaly klady. Poté začali zachycovat teplo pomocí mikroelektronických a nano zařízení, „uskladňujících“ energii z každého pohybu. Zatím nejdále jsou vědci z University of Colorado Boulder. Jimi vyvinuté termoelektrické generátory (TEG) mohou přímo převádět teplo nízké kvality na elektřinu, a jsou tak velmi slibnými zdroji energie pro nositelnou elektroniku. Zařízení, které vědci popisují, je pružné, a to za účelem, aby mohlo být nošeno na prstu ruky, jako prsten, případně jako náramek. V únoru 2021 přinesl o generátoru zprávu vědecký časopis Science Advances.  Fungování takové baterie je podmíněno tím, aby se zařízení dotýkalo pokožky. Díky tomu může zařízení využívat teplo, které lidské tělo generuje. Toto teplo následně pomocí termoelektrických generátorů změní na elektřinu.

Stačí jeden volt na čtvereční centimetr?

Možná se to nezdá, ale stačí. Systém TEG nabízí konfiguraci podobnou legu, která umožňuje uživatelům přizpůsobit zařízení na sběr energie podle tepelných a mechanických podmínek. Jak jsme již zmínili, nejčastěji se uvažuje nad prstenem, či náramkem, které by splňovaly požadavek spojení s lidskou kůží. Vlastnosti TEG se realizují integrací vysoce výkonných modulárních termoelektrických čipů, dynamického kovalentního termosetového polyaminu jako substrátu a zapouzdření jako elektrického vedení prostřednictvím nového designu mechanické architektury.

Ve výzkumu se uvádí, že takovýmto způsobem TEG vyrobí více energie, než poskytuje většina stávajících baterií. To by to praxi znamenalo, že v případě nositelné elektroniky bychom nepotřebovali žádné baterie, či jiné externí zdroje energie.

Nabíjení jako v Matrixu

„V budoucnu chceme být schopni napájet vaši nositelnou elektroniku bez baterie, uvedl Jianliang Xiao, hlavní autor nového projektu a docent na Katedře strojního inženýrství. Tento koncept může znít jako něco z filmové série Matrix, v níž závod robotů zotročil lidi, aby sesbírali svou vzácnou organickou energii. Xiao a jeho kolegové nejsou tak ambiciózní. Postačí opravdu jeden jediný volt ze čtvercového centimetru – možná menší napětí na plochu, jak poskytuje většina stávajících baterií, ale stále dostatečné k napájení elektroniky, jako jsou hodinky nebo fitness trackery.

„Kdykoliv použijete baterii, vyčerpáte ji a budete ji muset nakonec vyměnit,“ uvedl Xiao. „Na našem termoelektrickém zařízení je pěkné to, že když ho budete nosit, poskytne vám stálou energii.“

Foto: colorado.edu