Nositelná elektrárna
Elektronická zařízení, která nosíme na sobě, potřebují ke svému provozu energii, jež jim obvykle dodávají baterie, ale co kdyby se elektrárnou stalo samotné tělo?
Vědci vytvořili „chytrou košili“, která dokáže vyrábět elektřinu potem i pohybem, a jiní zase miniaturní termoelektrický generátor využívající k její výrobě teplo lidského těla.
Košile s vlastní sítí
Oblečení Wearable microgrid, o němž vědci z univerzity v San Diegu (UCSD) informovali v časopise Nature Communications, obsahuje potní biopalivové články, triboelektrické generátory poháněné pohybem a superkondenzátory pro skladování vyrobené elektřiny.
Každé zařízení poskytuje jiný typ energie. Biopalivové články na vnitřní straně košile u hrudníku obsahují enzymy, které spouštějí výměnu elektronů mezi molekulami laktátu a kyslíku obsaženými v potu. Tento proces vytváří nepřetržitý nízkonapěťový proud. Triboelektrické generátory tvořené záporně nabitým materiálem na vnitřním předloktí a kladně nabitým na trupu se při chůzi nebo běhu o sebe třou, čímž generují impulsy vysokonapěťové elektřiny. Oba zdroje vyrobené energie se ukládají do superkondenzátoru, kde dochází k regulaci do jednoho stabilního napětí, které je pak dodáváno do elektronických zařízení, jež má uživatel na sobě.
Všechny části jsou na tkanině vytištěny sítotiskem a propojeny izolovanými pružnými stříbrnými obvody. Výkon zařízení není ovlivněn opakovaným ohýbáním, zmačkáním nebo praním ve vodě, vše je flexibilní, roztažitelné a omyvatelné.
Při testech měl dobrovolník na sobě košili 10 minut na rotopedu, poté 20 minut odpočíval, přičemž po celou půlhodinu byla nositelná mikrosíť schopna napájet náramkové LCD hodinky.
Energie z prstenu
Další nositelné zařízení, které transformuje lidské tělo na biologickou baterii, vyvinuli vědci z Coloradské univerzity. Zařízení popsané v časopise Science Advances je dostatečně pružné, takže jej lze nosit jako prsten nebo náramek, které dotykem s pokožkou využívá přirozené teplo lidského těla k přeměně na elektřinu pomocí termoelektrických generátorů.
Do základny, kterou tvoří pružný materiál polyimin, jsou vloženy tenké termoelektrické čipy propojené drátkem z tekutého kovu. Konečný produkt vypadá jako kombinace plastového náramku a miniaturních tištěných spojů. Díky konstrukci je celý systém roztažitelný, aniž by docházelo k velkému namáhání termoelektrického materiálu. Zařízení umožňuje generovat přibližně jeden volt energie na každý cm2 pokožky – což je sice menší napětí na plochu než nabízí současné baterie, ale dost na napájení elektroniky, jako jsou hodinky či fitness trackery. Vědci vypočítali, že rychlou procházkou se zařízením o velikosti běžného náramku lze vyrobit asi 5 V elektřiny, což je více, než kolik dokáže obsáhnout řada hodinkových baterií.
Zařízení je pružné, navíc „samoléčitelné“. Dokáže se při poškození opravit podobně jako biologická tkáň (při roztržení stačí sevřít oba konce, které se za pár minut spojí), a je také plně recyklovatelné.
Petr Sedlický
151
