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, Polymer, Chytré náramky, Nejlepší chytré hodinky, Stejné tělo, Nízká efektivita, Klasické hodinky

12 komentářů

Nejnovější komentáře

  • gorg222 19. 9. 2016 11:58:09
    No efektivnější konvertory byly údajně (dle odtajněných dokumentů) k...
  • shadow_warior 19. 9. 2016 6:39:21
    hlavně bych to ale spojil s rychlým množivým reaktorem, takové kompaktní...
  • waldir 18. 9. 2016 20:56:41
    To je zase clanek jak noha. Titulek semantickym nesmyslem. Efektivitu...
Určitě si přečtěte

Jak vyhubit veškerý život na Zemi: vědci zkoumali tři možné scénáře

Jak vyhubit veškerý život na Zemi: vědci zkoumali tři možné scénáře

** Nejodolnějšími organismy na Zemi jsou želvušky ** K úplnému vyhubení života na Zemi je potřeba skutečně velké události ** Vědci se podívali na tři scénáře: výbuch supernovy, gama záblesk nebo dopad asteroidu

Dnes | Kubala Petr | 5

Prolomí tanec tří mrtvých hvězd teorii relativity?

Prolomí tanec tří mrtvých hvězd teorii relativity?

** Einsteinova obecná teorie relativity je jedním z hlavních pilířů dnešní fyziky ** To ale vědcům nebrání, aby se ji neustále nepokoušeli sesadit z trůnu ** Tentokrát k jejímu testování využili systém pulzaru PSR J0337+1715

Včera | Mihulka Stanislav

Skládáte origami? Pomozte NASA!

Skládáte origami? Pomozte NASA!

24.  7.  2017 | Černý Jiří