以体温为各种小装置充电:幻想变成现实

把我们的体温转化为能量的小装置已经不再是幻想。全世界都在开展这方面的研发工作。日前《科学日报》(Science Daily)刊出了中美两国学者的研发成果。把一种紧凑的热电装置固定在主人的身体上,热能便转化为电荷。

俄罗斯国家研究型工艺大学(NUST MISIS)的学者们在研究一种未来能够把热能转化为电能的材料。将来可以直接在手上或背部为便携式小装置充电,以无用热能为汽车电瓶充电。研究结果发表在国际科研杂志可持续性(Sustainability)上。

俄罗斯国家研究型工艺大学(NUST MISIS)的学者们建议发展把释放出的热能转化为电能的技术。热盒被认为是从温度不超过100摄氏度的来源获取热的最有效的途径。

“我们致力于制造服装元件,未来将可以从背包的背面获得能量。我们目前正在解决基础性任务,装置是下一个步骤”,俄罗斯国家研究型工艺大学(NUST MISIS)功能纳米系统和高温材料系专家伊戈尔· 布尔米斯特罗夫向卫星通讯社介绍说。

但这种盒子的输出功率低仍然是学者们面临的重要问题。布尔米斯特罗夫相信,为降低内部电阻,在用钛和钛的氧化物对电极表面进行处理后,可以提高输出功率。

莫斯科电子技术研究所下属的富有前景的材料和科技学院助理研究员德米特里·捷列霍夫试图制定产生热能的可靠方法。他的原则与俄罗斯国家研究型工艺大学(NUST MISIS)学者们相似。只是在上述情况下,需要利用各种互相连接在一起的导线。负载接入自由端,尔后接头变热,在接头和金属丝端之间制造温度落差。最终线路上出现电流。

捷列霍夫解释说,“为使装置运行,其有效元件上应该存在温度落差。也就是说,随便把装置扔进篝火中或者开水中是行不通的,这样无法获得电能”。

可以举出带有这种温差发电机的电子表为例来说明问题。在手腕上带有这种电子表时,沿着电子表,在手腕上的温度和周围的温度之间出现温度落差。这种温度落差正好将推动电流的产生。

捷列霍夫认为,采用类似方法仍然无法为智能手机充电——一个人在安静状态下以及在体力负荷下能够产生100到400瓦特的热能:

“在一个人的整个体表释放100瓦特的热能时,我们仅能收集到5瓦特。这对为智能手机充电来说极少。由此可见,需要从尽可能大的面积上收集热量,为手表、手链、各种医疗传感器等小功率装置供电。”

就像我们从前所报道的那样,全世界提出了为服装上的设备充电的各种方法,想法和技术解决方案完全不同。但最终只有极少设备能够在现实中打入市场。
把这种想法商业化的绝佳例子是美国Matrix公司生产的Powerwatch运动腕表,它可以利用温差发电,为自己充电。

这里还有两个例子。美国辛辛那提大学(University of Cincinnati )的工程师们在研究如何利用能够产生能量的碳纳米管生产创新型纺织品。2018年,英国诺丁汉大学(University of Nottingham) 的学者们找到了在服装中使用太阳能元件的方法,这有助于在街上时为智能手机和其它装备充电。

早在2014年,菲律宾少年Angelo Casimiro把运动鞋转变为充电装置。运动鞋在行走过程中产生电能,可以为智能手机充电。

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