Ljudsko tijelo kao punjač i baterija

Fotografija članka: Ljudsko tijelo kao punjač i baterija

Iako uređaji iz godine u godinu postaju sve manji i sve snažniji najveća prepreka su baterije, na tom području nije bilo značajnih promjena već desetljećima.

Oglas

Profesorica Dina El-Damak sa fakulteta elektroničkog inženjerstva na Sveučilištu u Južnoj Kaliforniji kaže kako su upravo baterije usko grlo svakog elektroničkog sustava. Uređaj je dobar samo toliko koliko je dobar njegov izvor struje, a nezaustavljiva potraga za snažnijim i bržim procesorima već je dovela do opasnih situacija poput eksplozija sa Ona vidi riješenje u uređajima koji sami proizvode struju putem pokreta ili tjelesne topline te im nije potrebna baterija.

Čemu to?

Za većinu nas, odgovor na pitanje čemu koristiti “samopunjive” uređaje leži u jednostavnosti korištenja jer više ne bismo morali nositi punjače i razmišljati o praznim baterijama. No istraživači koji se bave ovom tehnologijom prvenstveno se osvrću na implantatske medicinske uređaje poput pacemakera. El-Damask kaže da je to bitno jer zamjena baterije primjerice u pacemakeru znači novu operaciju pa bi ako uspiju razviti i medicinkske samopunjive uređaje ljudi kojima su oni potrebni dobili ogromnu prednost i svakako bi im se poboljšala kvaliteta života.

Kako će to raditi?

Nekoliko je ideja na koji će se način ovakvi uređaji pogoniti. Jedna od njih je piezoelektricitet odnosno pojava da se generira električna struja pritiskom na određene materijale. Druga ideja koja je nekako bliža javnosti jest korištenje pokreta za punjenje baterije (primjerice klatno u satovima koji se sami navijaju). Iako se proizvodnja električne energije iz kinetičke energije (pokreta) čini logičnim korakom, ona nije previše praktična iz razloga što bi se uređaj napajao strujom jedino kada se gibate. Većina znanstvenika smatra kako je najbolji izvor energije tjelesna toplina, odnosno termoelektrična pretvorba.

Struja od topline tijela

Stvaranje struje uz pomoć topline tijela radi na principu razlike u temperaturi (jer je ljudsko tijelo gotovo uvijek na različitoj temperaturi od okoline). Termoelektrični generatori (primjerice Peltierov članak ili Seebeckov generator) su uređaji koji pretvaraju toplinu (razliku u temperaturi) direktno u električnu energiju, koristeći fenomen koji se naziva “Seebeckov učinak”. Prošle je godine tim električnih inženjera sa Državnog Sveučilišta u Sjevernoj Karolini izradio mali uređaj koji radi upravo to. Radi se o metalnoj pločici koja se može ušiti u odjeću ili nositi na narukvici.

Najvažnija prednost tjelesne topline nad ostalim metodama jest da ne trebate ništa raditi kako bi se generirala struja. No izazov leži u slaboj iskoristivosti (5-10%) i jako maloj razlici u temperaturi (tek nekoliko stupnjeva). Otprije spomenuti generator proizvodi tek nekoliko mikrowatta struje što definitivno nije dovoljno za punjenje mobitela ni zapravo nikakvih uređaja. Moguće je izraditi uređaje koji proizvode više struje, no tada će oni biti veliki i nezgrapni pa ih nitko neće htjeti nositi.

Uređaji niske potrošnje

Postoje inženjeri koji rade na drugoj strani jednadžbe odnosno pokušavaju stvoriti elektroničke uređaji koje pogoni izrazito mala količina energije. Tu je također problem sa baterijama jer “ne drže” dugo struju. Ukoliko ostavite baterije na polici, one se s vremenom istroše pa se radi jako puno istraživanja kako umanjiti taj problem.

Državno Sveučilište u Sjevernoj Karolini je osnovalo konzorcij za istraživanje –  Center for Advanced Self-Powered Systems of Integrated Sensors and Technologies (ASSIST) čije je istraživanje posvećeno izradi elektroničkim uređajima niske potrošnje i bez baterija za korištenje u medicini. Već su izradili prototip za praćenje zdravlja koji se sastoji od velike narančaste narukvice i krpice na prsima koji mjere vlagu u zraku, temperaturu, organske tvari u zraku, otkucaje srca, pokrete i brzinu disanja.

Struja iz trenja

Električna se struja može pomoću triboelektričnog učinka generirati iz trenja (npr. drobljenjem kristalnog šećera nastaju mali električni izboji koji se vide kao slaba plavičasta svjetlost). Triboelektrični je efekt univerzalan, odnosno bilo-kojadva materijala mogu tako generirati struju no određeni su polimeri u tome najbolji. Ovdje je ključna inovacija fleksibilnost. “Kada imate fleksibilnost u materijalu, možete simulirati ljudsku kožu za strojna sučelja” – kaže koautor studije Zhong Lin Wang, voditelj istraživačke skupine za nanoznanost pri Georgia Institute of techology. oni su stvorili rastezljivi nosivi uređaj koji se može koristiti za senzore na tijelu ili u tkaninama. Ovo može biti vrlo korisno za sigurnosne uređaje koji bi bili ugrađeni u tepih ili recimo zavjese.

Kada?

Oba tima, i ASSIST i tim sa Georgia Institute of technology rade sa partnerima u industriji te pokušavaju dovesti svoje inovacije u proizvodnju i na tržište. Kažu kako očekuju da bi se prvi ovakvi uređaji mogli pojaviti već za tri godine.

Hoćemo li imati jednostavniju budućnost bez punjača i praznih baterija ili čemo se pretvoriti u kiborge sa kablovima i ovakvim punjačima implantiranim ili polijepljenim po čitavom tijelu? Što vi mislite? Napišite u komentaru…

Oglas
Pretplatite se na BESPLATNE
Tjedni pregled najzanimljivijih tehnoloških informacija
Poveznica se otvara u novom prozoru
Sigurnosna provjera: Upišite rezultat  1+3=

KOMENTARI


Neprimjerene komentare, poveznice, reklamiranje/promoviranje i komentare koji tematski nisu vezani uz vijest odmah ćemo ukloniti.