太有創(chuàng)意了！研究人員開發(fā)出發(fā)燒驅(qū)動(dòng)的可穿戴設(shè)備

2021年11月22日消息，最近，研究人員開發(fā)了一種發(fā)電機(jī)，可以利用發(fā)燒產(chǎn)生的熱量為可穿戴設(shè)備供電。典型的熱電發(fā)電機(jī)存在哪些挑戰(zhàn)，研究人員證明了什么，以及它對(duì)為未來(lái)的醫(yī)療設(shè)備供電是否至關(guān)重要？小編將一一道來(lái)!

傳統(tǒng)熱電發(fā)電機(jī)面臨哪些挑戰(zhàn)？

熱電發(fā)電機(jī)經(jīng)常成為新聞，研究人員試圖將它們小型化，希望它們可以成為可穿戴設(shè)備。如果成功，可穿戴 TEG 可以無(wú)限期地僅使用體熱作為能源為移動(dòng)設(shè)備供電。這將消除對(duì)設(shè)備充電站、為智能醫(yī)療設(shè)備供電，甚至提供醫(yī)療植入物的需要。

                    

然而 TEG 的真相是它們效率極低并且產(chǎn)生很少的功率。TEGs不能發(fā)揮作用的原因是多方面的，這些因素必不可少地證明人類是非常貧乏的能源。


第一個(gè)因素是 TEG 需要溫度梯度才能發(fā)電，而人體皮膚與室溫之間的溫差幾乎沒(méi)有很大（最多 10°C 到 15°C）。在環(huán)境溫度可能比皮膚溫度低的炎熱國(guó)家，這種溫度梯度會(huì)變得更糟。


第二個(gè)因素是 TEG 自然是低效的設(shè)備；典型的 TEG 的效率約為 5% 至 15%。TEG 通常用于所有其他典型電源都不可用的偏遠(yuǎn)地區(qū)，例如無(wú)法獲取太陽(yáng)能而是使用钚顆粒熱量的深空探測(cè)器。

第三 一個(gè)因素是 TEG 可用，需要許多并行。靈活且可穿戴的 TEG 通常表現(xiàn)出最糟糕的低效率特性，因此需要將數(shù)百個(gè)連接在一起。嘗試佩戴數(shù)百個(gè) TEG 來(lái)為智能手機(jī)供電不僅不切實(shí)際，而且不可靠。

研究人員開發(fā)出新的熱電池技術(shù)


德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的研究人員認(rèn)識(shí)到 TEG 面臨的挑戰(zhàn) 開發(fā)了一種新的能量轉(zhuǎn)換技術(shù) 這可能會(huì)為發(fā)燒檢測(cè)傳感器提供所需的電力。


新概念使用碳鋼電極和由聚苯胺和聚苯乙烯磺酸鹽制成的固態(tài)聚電解質(zhì)。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)暴露于溫度梯度時(shí)，水溶液中的這種材料組合會(huì)發(fā)電。溫度梯度導(dǎo)致碳鋼電極中的過(guò)電位腐蝕增加，促進(jìn)了發(fā)生器中的電子流動(dòng)。

到目前為止，研究人員已經(jīng)證明，該設(shè)備每攝氏度可以產(chǎn)生大約 87mV 的電壓，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于大多數(shù)基于塞貝克效應(yīng)的 TEG。此外，研究人員將設(shè)備串聯(lián)起來(lái)，為傳感器電路產(chǎn)生足夠多的電壓。


新設(shè)備能否為未來(lái)的可穿戴醫(yī)療設(shè)備提供動(dòng)力？


研究人員將創(chuàng)造一種低成本的發(fā)燒傳感器 這可能有助于識(shí)別可能感染病毒的個(gè)體。發(fā)燒會(huì)使體溫急劇升高，而這種溫度升高會(huì)導(dǎo)致磨損的 TEG 產(chǎn)生更多的能量。這種增加的功率可以直接啟動(dòng)發(fā)燒檢測(cè)器，也可以僅提供運(yùn)行功率，從而獲取準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)。


然而， 改進(jìn)和縮小技術(shù)規(guī)模 可以將其視為未來(lái)可穿戴設(shè)備的可行能源。大型設(shè)備（如智能手機(jī)）不太可能由 TEG 供電，因?yàn)樗鼈冃枰罅侩娏Γ悄苁直砗推渌纱┐麽t(yī)療傳感器確實(shí)可以在它們上面可靠地運(yùn)行。


總的來(lái)說(shuō)，研究人員已經(jīng)證明可穿戴 TEG 有很大的改進(jìn)空間，但在目前的狀態(tài)下，研究人員正在開發(fā)一種利用發(fā)燒的熱量來(lái)供電的可穿戴設(shè)備。