Para peneliti telah mengembangkan perangkat baru yang memanen energi dari keringat di—di semua tempat—ujung jari Anda. Hingga saat ini, perangkat ini adalah pemanen energi dalam tubuh yang paling efisien yang pernah ditemukan, menghasilkan 300 milijoule (mJ) energi per sentimeter persegi tanpa input energi mekanis selama 10 jam tidur dan tambahan 30 mJ energi dengan sekali tekan. dari sebuah jari. Para peneliti mengatakan perangkat tersebut merupakan langkah maju yang signifikan untuk perangkat elektronik yang dapat dipakai secara mandiri.
Biasanya, Anda ingin pengembalian investasi maksimum dalam energi. Anda tidak ingin menghabiskan banyak energi melalui olahraga untuk mendapatkan hanya sedikit energi kembali,” kata peneliti senior, seorang profesor nanoengineering di University of California San Diego. “Namun di sini, kami ingin membuat perangkat yang disesuaikan dengan aktivitas sehari-hari yang hampir tidak memerlukan investasi energi—Anda dapat sepenuhnya melupakan perangkat dan pergi tidur atau melakukan pekerjaan meja seperti mengetik, namun tetap menghasilkan energi. Anda bisa menyebutnya 'kekuatan dari tidak melakukan apa-apa.'”
Perangkat energi berbasis keringat sebelumnya membutuhkan latihan yang intens, seperti banyak berlari atau bersepeda, sebelum pengguna cukup berkeringat untuk mengaktifkan pembangkit listrik. Tetapi sejumlah besar energi yang dikonsumsi selama latihan dapat dengan mudah membatalkan energi yang dihasilkan, seringkali menghasilkan pengembalian energi atas investasi kurang dari 1%.
Sebaliknya, perangkat ini termasuk dalam apa yang disebut para peneliti sebagai kategori pemanen energi "cawan suci". Alih-alih mengandalkan sumber eksternal yang tidak teratur seperti sinar matahari atau gerakan, yang dibutuhkan hanyalah kontak jari untuk mengumpulkan lebih dari 300 mJ energi selama tidur—yang menurut penulis cukup untuk memberi daya pada beberapa perangkat elektronik kecil yang dapat dipakai. Karena tidak ada gerakan yang diperlukan, rasio antara energi yang dipanen dan energi yang diinvestasikan pada dasarnya tidak terbatas.
Mungkin tampak aneh untuk memilih ujung jari sebagai sumber keringat ini, katakanlah, ketiak, tetapi pada kenyataannya, ujung jari memiliki konsentrasi kelenjar keringat tertinggi dibandingkan dengan tempat lain di tubuh.
“Menghasilkan lebih banyak keringat di jari mungkin berevolusi untuk membantu kita menggenggam benda dengan lebih baik,” kata peneliti pertama, Ph.D. siswa yang bekerja di lab Wang. “Tingkat keringat di jari bisa mencapai beberapa mikroliter per sentimeter persegi per menit. Ini signifikan dibandingkan dengan lokasi lain di tubuh, di mana tingkat keringat mungkin dua atau tiga kali lipat lebih kecil.”
Perangkat yang dikembangkan para peneliti dalam penelitian ini adalah sejenis pemanen energi yang disebut sel biofuel (BFC) dan ditenagai oleh laktat, senyawa terlarut dalam keringat. Dari luar, tampak seperti sepotong busa sederhana yang terhubung ke sirkit dengan elektroda, yang semuanya melekat pada bantalan jari. Busa terbuat dari bahan nanotube karbon, dan perangkat ini juga mengandung hidrogel yang membantu memaksimalkan penyerapan keringat.
Ukuran perangkat sekitar 1 sentimeter persegi. Bahannya juga fleksibel, jadi Anda tidak perlu khawatir terlalu kaku atau terasa aneh. Anda dapat dengan nyaman memakainya untuk waktu yang lama.
Di dalam perangkat, serangkaian reaksi elektrokimia terjadi. Sel dilengkapi dengan bioenzim pada anoda yang mengoksidasi, atau menghilangkan elektron dari, laktat; katoda diendapkan dengan sejumlah kecil platinum untuk mengkatalisis reaksi reduksi yang mengambil elektron untuk mengubah oksigen menjadi air. Setelah ini terjadi, elektron mengalir dari laktat melalui sirkuit, menciptakan arus listrik. Proses ini terjadi secara spontan: selama ada laktat, tidak diperlukan energi tambahan untuk memulai proses.
Terpisah dari tetapi melengkapi BFC, generator piezoelektrik—yang mengubah energi mekanik menjadi listrik—juga dipasang ke perangkat untuk memanen hingga 20% energi tambahan. Mengandalkan gerakan menjepit alami jari atau gerakan sehari-hari seperti mengetik, generator ini membantu menghasilkan tambahan energi dari hampir tidak ada pekerjaan: satu sentuhan jari sekali per jam hanya membutuhkan 0.5 mJ energi tetapi menghasilkan lebih dari 30 mJ energi, pengembalian investasi 6,000%.
Para peneliti dapat menggunakan perangkat untuk memberi daya pada sistem penginderaan vitamin C dan natrium yang efektif, dan mereka optimis untuk meningkatkan perangkat agar memiliki kemampuan yang lebih besar di masa depan, yang mungkin membuatnya cocok untuk aplikasi kesehatan dan kebugaran seperti glukosa. meter untuk penderita diabetes. Mereka ingin membuat perangkat ini lebih terintegrasi dalam bentuk yang dapat dikenakan, seperti sarung tangan. Kami juga menjajaki kemungkinan mengaktifkan koneksi nirkabel ke perangkat seluler untuk penginderaan berkelanjutan yang diperpanjang.
