Věda | Nositelnosti | IoT

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.

Diskuze (12) Další článek: Webová aplikace ČEZ nefunguje, firma aktualizuje zákaznický systém

Témata článku: Věda, Výzkum, Mobility, Nositelnosti, IoT, Chytré náramky, Okolní vzduch, Miniaturní verze, Cíl, Hrudník, Vodivý materiál, Nejlepší chytré hodinky, Nos, Polymer, Low power, Budoucí nositel, Způsob, Tep, Klasické hodinky, Nositel, Stejné tělo, Hybridní forma, Tepl, Nízká efektivita, Miniaturní zařízení


Určitě si přečtěte

Google spouští vlastní VPN a konkurenci se to vůbec nelíbí
Lukáš Václavík
SoukromíVPNGoogle
Testy procesorů Ryzen 5000: AMD překonalo Intel ve všech směrech

Testy procesorů Ryzen 5000: AMD překonalo Intel ve všech směrech

** AMD začalo prodávat nové procesory Ryzen 5000 s architekturou Zen 3 ** K dispozici jsou nezávislé testy z celého světa ** AMD překonává Intel ve všech směrech

Karel Javůrek | 67

Karel Javůrek
ProcesoryTestyAMD
Obří GeForce RTX 3090 vyfocená ve skříni. Moc místa vám nezbyde
Karel Javůrek
GeForce RTX 3000Grafické kartyNvidia
AMD Ryzen 5000 s architekturou Zen 3: počet jader zůstává, výkon rekordně roste

AMD Ryzen 5000 s architekturou Zen 3: počet jader zůstává, výkon rekordně roste

** AMD představilo novou generaci desktopových procesorů řady Ryzen 5000 ** Nová architektura Zen 3 přináší mnoho vylepšení a přibližně 19% zvýšení výkonu IPC ** Všechny modely budou v prodeji 5. listopadu

Karel Javůrek | 44

Karel Javůrek
RyzenProcesoryAMD
Internet poslední naděje. Kdo má nejlepší tarif „LTE na doma“?

Internet poslední naděje. Kdo má nejlepší tarif „LTE na doma“?

** Srovnali jsme fixní LTE připojení od tuzemských operátorů ** Liší se rychlostmi, cenou i podmínkami ** Na co všechno dát pozor?

Lukáš Václavík | 43

Lukáš Václavík
LTEPoskytovatelé internetuPřipojení k internetu
Sony svléklo PlayStation 5 donaha. Chlazení je skutečně masivní a využívá tekutý kov
Lukáš Václavík
Playstation 5SonyHardware
(Ne)používáte PayPal? Dejte si pozor, zavádí totiž poplatek za neaktivitu
Lukáš Václavík
FintechPayPal