חוקרים פיתחו מכשיר חדש שקוצר אנרגיה מהזיעה - מכל המקומות - בקצות האצבעות שלך. עד כה, המכשיר הוא המסיק האנרגיה היעיל ביותר בגוף שהומצא אי פעם, ומייצר 300 מילי-ג'ואול (mJ) אנרגיה לסנטימטר מרובע ללא כל הזנת אנרגיה מכנית במהלך שינה של 10 שעות ותוספת של 30 mJ אנרגיה בלחיצה אחת. של אצבע. החוקרים טוענים כי המכשיר מהווה צעד משמעותי קדימה למוצרי אלקטרוניקה לבישים בר קיימא.
בדרך כלל, אתם רוצים להחזיר השקעה מרבית באנרגיה. אתה לא רוצה להשקיע הרבה אנרגיה באמצעות פעילות גופנית כדי להחזיר רק מעט אנרגיה ", אומר חוקר בכיר, פרופסור להנדסת ננו באוניברסיטת סן דייגו שבקליפורניה. "אבל כאן, רצינו ליצור מכשיר המותאם לפעילות יומיומית שכמעט ואינו דורש השקעת אנרגיה - אתה יכול לשכוח לחלוטין את המכשיר וללכת לישון או לעשות עבודות שולחן כמו להקליד, ובכל זאת להמשיך לייצר אנרגיה. אתה יכול לקרוא לזה 'כוח מלעשות כלום'. "
מכשירי אנרגיה קודמים מבוססי זיעה דרשו פעילות גופנית אינטנסיבית, כמו ריצה או רכיבה על אופניים הרבה לפני שהמשתמש הזיע מספיק כדי להפעיל את ייצור החשמל. אך כמות האנרגיה הגדולה הנצרכת במהלך פעילות גופנית יכולה לבטל את האנרגיה המופקת בקלות, ולעתים קרובות לגרום להחזר אנרגיה על השקעה של פחות מ -1%.
לעומת זאת, מכשיר זה נכנס למה שקוראים החוקרים לקטגוריית "הגביע הקדוש" של קצירני האנרגיה. במקום להסתמך על מקורות חיצוניים ולא סדירים כמו אור שמש או תנועה, כל מה שהוא צריך זה מגע אצבע כדי לאסוף יותר מ -300 מ"ג אנרגיה במהלך השינה - מה שלדברי המחברים הוא מספיק כדי להניע קצת אלקטרוניקה לבישה קטנה. מכיוון שאין צורך בתנועה, היחס בין אנרגיה שנקטפה לבין אנרגיה מושקעת הוא אינסופי.
זה אולי נראה מוזר לבחור בקצות האצבעות כמקור להזעה זו על פני בתי השחי, אך למעשה, בקצות האצבעות יש את הריכוז הגבוה ביותר של בלוטות הזיעה בהשוואה לכל מקום אחר בגוף.
"יצירת זיעה רבה יותר באצבעות כנראה התפתחה כדי לעזור לנו לאחוז טוב יותר בדברים", אומר החוקר הראשון, דוקטורנט בהנדסת ננו. סטודנט העובד במעבדתו של וואנג. "קצב הזיעה באצבע יכול להגיע לכמה מיקרוליטרים לסנטימטר מרובע לדקה. זה משמעותי בהשוואה למקומות אחרים בגוף, שבהם שיעורי הזיעה קטנים אולי שניים או שלושה בסדרי גודל. "
המכשיר שחוקרים פיתחו במחקר זה הוא סוג של קציר אנרגיה הנקרא תא דלק ביולוגי (BFC) והוא מופעל על ידי לקטט, תרכובת מומסת בזיעה. מבחוץ זה נראה כמו פיסת קצף פשוטה המחוברת ל- מעגל עם אלקטרודות, שכולן מחוברות לכרית האצבע. הקצף עשוי מחומר ננו-צינור פחמן, והמכשיר מכיל גם הידרוג'ל המסייע למקסום ספיגת הזיעה.
גודל המכשיר בריבוע בערך סנטימטר אחד. החומר שלו גמיש גם כך, אז אתה לא צריך לדאוג שזה יהיה נוקשה מדי או מרגיש מוזר. אתה יכול ללבוש אותו בנוחות לתקופה ממושכת.
בתוך המכשיר מתרחשת סדרה של תגובות אלקטרוכימיות. התאים מצוידים בביו אנזים על האנודה המחמצן או מסלק אלקטרונים מהלקטט; הקתודה מופקדת בכמות קטנה של פלטינה לזרז תגובת הפחתה שלוקחת את האלקטרון להפוך חמצן למים. ברגע שזה קורה, אלקטרונים זורמים מהלקטט דרך המעגל, ויוצרים זרם חשמל. תהליך זה מתרחש באופן ספונטני: כל עוד יש לקטט, אין צורך באנרגיה נוספת בכדי להתחיל את התהליך.
בנפרד מה- BFC אך משלים אותו, מחוברים למכשיר גנרטורים פיזואלקטריים - הממירים אנרגיה מכנית לחשמל - כדי לקצור עד 20% אנרגיה נוספת. בהסתמך על תנועת הצביטה הטבעית של האצבעות או על תנועות יומיומיות כמו הקלדה, גנרטורים אלה סייעו בייצור נוסף אנרגיה כמעט מכל עבודה: לחיצת אצבע אחת פעם בשעה הצריכה רק 0.5 מ"ג אנרגיה אך הפיקה מעל 30 מ"ג אנרגיה, תשואה של 6,000% להשקעה.
החוקרים הצליחו להשתמש במכשיר להפעלת מערכות יעילות לחישת ויטמין C ונתרן, והם אופטימיים לגבי שיפור המכשיר שיהיו לו יכולות גדולות עוד יותר בעתיד, מה שעשוי להפוך אותו למתאים ליישומי בריאות ובריאות כמו גלוקוז. מטרים לאנשים עם סוכרת. הם רוצים להפוך את המכשיר הזה לשילוב הדוק יותר בצורות לבישות, כמו כפפות. אנו בוחנים גם את האפשרות לאפשר חיבור אלחוטי למכשירים ניידים לצורך חישה מתמשכת מורחבת.
