Efektivnější způsob přeměny tepla na elektřinu cílí na budoucí nositelnosti

  • Vědci vytvořili několikanásobně efektivnější technologii pro přeměnu tepla v elektřinu
  • Hlavním cílem jsou úsporné nositelnosti na těle a internet věcí
  • Funkční prototyp má velikost pouze 1 cm²
Efektivnější způsob přeměny tepla na elektřinu cílí na budoucí nositelnosti

Doba miniaturních a úsporných senzorů s sebou přináší i rozmach různých druhů nositelností, které si začínáme připevňovat na samotné tělo. U těch nejjednodušších náramků baterie vydrží týdny či měsíce, u těch pokročilejší v podobě chytrých hodinek jsme ale obvykle rádi i za jeden či dva dny při náročnějším používání.

Termoelektrické generátory, které pomocí rozdílu teplot dokáží generovat elektřinu, nejsou žádnou novinkou a používají se v mnoha oblastech. Jak je to ale s jejich využitím u takto miniaturních zařízení?

Nízkoenergetické termoelektrické generátory

Systémy termoelektrických generátorů pro použití u zařízení s nízkou spotřebou pod jeden watt (low power TEG), začínají v poslední době nabírat na popularitě. Doposud ale většina technologií používala těžké a neohebné heatsinky, které měly efektivitu velmi nízkou – přibližně jeden mikrowatt na cm².

Klepněte pro větší obrázek
Klasický termoelektrický modul (Zdroj: Wikipedia)

Vědci z univerzity v Severní Karolíně dokázali vytvořit novou konstrukci, která je značně efektivnější a má řadu dalších výhod. Pomocí stejné plochy dokáže vytvořit až dvacetkrát více energie (20 uW/cm²). K tomuto skoku přispělo použití nových tepelně vodivých materiálů a polymeru, který brání zbytečnému úniku tepla.

Tento generátor je navíc velmi flexibilní, lehký a je tenký pouze dva milimetry, což z něj dělá ideální technologii pro nasazení právě v kombinaci s lidským tělem.

Nejlepším místem je paže

V průběhu vývoje také vědci testovali, které místo na těle generuje nejvíce tepla a zároveň je optimální pro nasazení nového typu termoelektrického generátoru v podobě náramku.

Klepněte pro větší obrázek
Ukázka prototypu na tričku a na paži (Zdroj: NCSU)

Dle měření nejlépe dopadla paže, která umožňuje lepší proudění okolního vzduchu než třeba opasek kolem hrudníku, jež je obvykle zakrytý oblečením. U paže a trička se zajišťuje proudění chladnějšího okolního vzduchu, což zvyšuje efektivitu termoelektrického generátoru a tedy i vyšší výkon.

Klepněte pro větší obrázek
Dočkáme se triček se senzory, které ani nebudou potřebovat baterie? (Zdroj: NCSU)

V rámci testů se zkoušela také integrace přímo do samotného trička, kdy byla efektivita kolem 6 uW/cm², přičemž při běhu to bylo až 16 uW/cm². Na tomto případě lze vidět, že generátor ani nemusí být v přímém kontaktu s pokožkou.

Hybridní forma

Nositelnosti se asi nikdy neobejdou bez baterie, i kdyby mělo jít pouze o zcela miniaturní verze. Využití tepla těla u malých zařízení by ale mohlo pomoci s prodloužením výdrže, obzvláště při náročnějších aktivitách, kdy tělo zároveň generuje i velké teplo a chceme třeba měřit tep mnohem častěji než v klidu.

Technologie termoelektrických generátorů ale musí jít přesně tímto směrem – musí být lehčí, tenčí, flexibilnější a hlavně efektivnější, jinak se nevyplatí je do zařízení přidávat. U chytrých náramků a hodinek se ještě více než u mobilních telefonů hraje o každý milimetr a gram, takže se integrace musí vyplatit.

Nositelnosti mohou těžit i z dalších technologií pro dodatečné nabíjení – například přes solární články, u kterých je nutné vyřešit stejné parametry. Je možné, že se v budoucnu dočkáme právě postupné hybridní formy generátorů elektřiny, které budou kombinované s menší baterií.

Témata článku: Věda, Mobility, IoT, Výzkum, Nositelnosti, Miniaturní verze, Klasické hodinky, Způsob, Chytré náramky, Nízká efektivita, Hybridní forma, Polymer, Miniaturní zařízení, Stejné tělo, Okolní vzduch, Nejlepší chytré hodinky, Tep

Určitě si přečtěte

Pojďme programovat elektroniku: Kouzlený multicast a UDP, které pomohou Wi-Fi krabičkám k vzájemné komunikaci

Pojďme programovat elektroniku: Kouzlený multicast a UDP, které pomohou Wi-Fi krabičkám k vzájemné komunikaci

** Jak by spolu mohly komunikovat jednotlivé prvky IoT? ** Vyzkoušíme si multicastové zprávy v LAN a UDP ** Krabičky si samy najdou šéfa v síti

22.  10.  2017 | Čížek Jakub | 31

Skládací mobil od ZTE nás neuchvátil. Naštěstí přijdou lepší

Skládací mobil od ZTE nás neuchvátil. Naštěstí přijdou lepší

** Skládací telefony jsou budoucnost, ne přítomnost. ** Co a kdy ukáže Samsung, Lenovo, nebo dokonce Apple? ** Chceme vůbec skládací mobil? Ten od ZTE nás o tom nepřesvědčil.

22.  10.  2017 | Kůžel Filip, Láska Jan | 2