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O dispositivo auto-alimentado novo da coleção da energia pode colher a energia do suor das pontas do dedo

Uma energia auto-alimentada que colhe o dispositivo que não exige nenhum exercício físico pode acumular 300 mJ da energia em um período de um sono de 10 horas.

Níveis do suor da monitoração do sensor

Coleta do sensor suada. Crédito de imagem: Lu Yin

Não sue o material pequeno - maximizando a produtividade da energia que colhe dispositivos

O corpo humano produz quantidades consistentes, mesmo em repouso, o corpo pode produzir quase 100 watts da potência. Os esforços de pesquisa recentes tentaram recolher alguma dessa energia para usá-lo, e a pergunta de se o corpo humano poderia se transformar uma bateria biológica de tipos torna-se cada vez mais possível.

Os pesquisadores têm conseguido agora uma etapa chave para o aproveitamento de alguma da energia produzida do corpo humano que usa um dispositivo novo que colhesse a energia do golpe produzido em pontas do dedo. Este dispositivo mostrou para ser a ceifeira a mais eficiente da energia do em-corpo inventada nunca, produzindo 300 millijoules (mJ) da energia pelo centímetro quadrado sem nenhuma entrada de energia mecânica durante um sono de 10 horas e uma 30 adicionais mJ da energia com uma única imprensa de um dedo.

Esta quantidade de energia é suficiente para pôr alguns dispositivos electrónicos pequenos - mas com mais entrada do tempo e de energia mais alta, pode apoiar mais ferramentas eletrônicas de exigência.

Os dispositivos precedentes exigiram actividades intensas recolher a suficiente produção de electricidade mas a grande quantidade de energia exigida durante ser executado ou biking facilmente nega a energia colhida, frequentemente tendo por resultado uma rentabilidade do investimento da energia de menos de 1%. Contudo, este dispositivo novo não exige tais níveis elevados de exercício, que melhora directamente a eficiência e a produtividade do recolhimento da energia.

Normalmente, você quer a rentabilidade do investimento máxima na energia. Você não quer gastar muita energia com o exercício para receber de volta somente pouca energia. Mas aqui, nós quisemos criar um dispositivo adaptado à actividade diária que não exige quase nenhum investimento energético--você pode completamente esquecer sobre o dispositivo e ir dormir ou fazer o trabalho de mesa como a dactilografia, contudo ainda continua a gerar a energia. Você pode chamá-la “potência de não fazer nada. “”

Joseph Wang, professor de Nanoengineering, Universidade da California San Diego

Desenvolvendo o Santo Graal do `' da energia que colhe dispositivos

Este dispositivo pode ser categorizado, enquanto os autores descrevem, categoria no Santo Graal” de ceifeira da energia enquanto confia unicamente no contacto às pontas do dedo e não em fontes externos, irregulares tais como a luz solar ou em movimento.

Embora a escolha das pontas do dedo possa parecer impar, as pontas do dedo têm realmente a concentração a mais alta de glândulas de suor comparadas a em qualquer outro lugar no corpo.

“Gerando mais suados nos dedos evoluídos provavelmente para ajudar-nos a melhorar coisas do aperto,” diz o primeiro co-autor Lu Yin, um aluno de doutoramento nanoengineering que trabalha no laboratório de Wang. Do “as taxas suor no dedo podem alcançar tão altamente quanto alguns microlitros pelo centímetro quadrado pela acta. Este é significativo comparado a outros lugar no corpo, onde as taxas do suor são talvez dois ou três ordens de grandeza menores.”

Os pesquisadores projectaram esta ceifeira da energia usando uma pilha do combustível biológico (BFC), que os olhares como uma parte de espuma conectassem aos eléctrodos anexados aos dedos. O BFC é posto directamente pelo lactato, um composto derivado do suor, que é absorvido usando um material do nanotube do carbono e um hydrogel que maximize a absorção do suor.

Em cima do absorção suado, cada BFC submete-se a uma série de reacções electroquímicas. As pilhas contêm um bioenzyme que oxide o lactato, e um cátodo que seja depositado com uma pequena quantidade de platina para catalisar uma reacção da redução que tome o elétron ao oxigênio da volta na água. Os elétrons movem-se então do lactato através do circuito de BFC para criar uma corrente elétrica.

O Lu Yin descreve; “O tamanho do dispositivo é aproximadamente 1 centímetro esquadrado. Seu material é flexível também, assim que você não precisa de preocupar-se sobre ele que é demasiado rígido ou que sente estranho. Você pode confortavelmente vesti-lo por um período de tempo prolongado,”

Não somente o todo o processo não exige somente o lactato e nenhuma energia adicional começar a energia que colhe, mas é equipado igualmente com os geradores piezoeléctricos, que convertem a energia mecânica na electricidade para colher a energia adicional de até 20%.

O processo inteiro do circuito permite uma única imprensa de um dedo uma vez pela hora que exigiu somente 0,5 mJ da energia, por sua vez, produz sobre 30 mJ da energia, um total de retorno de 6.000% no investimento de um movimento muito simples.

Os pesquisadores são optimistas de continuar a melhorar o dispositivo para desenvolver no futuro mesmo maiores capacidades para maximizar a conversão de energia. Desenvolver tal tecnologia ajudará directamente a apoiar os dispositivos saúde-relacionados que incluem os medidores da glicose usados para povos com diabetes.

Nós queremos fazer este dispositivo integrado mais firmemente em formulários wearable, como luvas. Nós igualmente estamos explorando a possibilidade de permitir a conexão sem fio aos dispositivos móveis para detecção contínua prolongada. Há muito potencial emocionante. Nós temos dez dedos a jogar com.”

Yin

Melhorando o dispositivo em termos da cobertura de área de superfície, a conversão de energia, e a adição de outros lugar para sensores no corpo, podiam por sua vez dràstica aumentar a colheita da energia. Tais revelações podem provar particularmente o artigo de valor como os pesquisadores estão esperando recolher mais da energia produzida pelo corpo humano, processos biológicos potencial de giro em baterias auto-alimentadas do futuro.

Journal reference:
James Ducker

Written by

James Ducker

James completed his bachelor in Science studying Zoology at the University of Manchester, with his undergraduate work culminating in the study of the physiological impacts of ocean warming and hypoxia on catsharks. He then pursued a Masters in Research (MRes) in Marine Biology at the University of Plymouth focusing on the urbanization of coastlines and its consequences for biodiversity.  

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