حول الشحن: شحن بطارية الجهاز القابل للارتداء

أصبحت الأجهزة القابلة للارتداء تقنية شائعة ، لكن عمر البطارية أصبح أيضًا يمثل مشكلة للعديد من العلماء والمصنعين.

1. تحويل الكهرباء الساكنة إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام

في الآونة الأخيرة ، طور فريق من جامعة سنغافورة الوطنية (جامعة سنغافورة الوطنية) جهازًا مرنًا ومضغوطًا يمكنه تحويل الكهرباء الساكنة المفاجئة إلى مصدر طاقة قابل للاستخدام. أحد طرفي الجهاز يلمس سطح الجلد ، والطرف الآخر مغطى بطبقة رقيقة من السيليكون والذهب. جنبًا إلى جنب مع الجهاز ، توجد أعمدة من مطاط السيليكون على كلا الطرفين ، مما يسمح بإخراج طاقة أكبر وملامسة أكبر للجلد.

مصدر طاقة جهاز يمكن ارتداؤها

قدم الفريق نتائجهم في مؤتمر IEEEMEMS لعام 2015 وأثبتوا أن التيار المتدفق يمكنه تشغيل بعض الأجهزة. عن طريق تثبيت الجهاز على أذرع الأشخاص وحلقهم ، يمكنهم توليد تيار 7.3 فولت عن طريق شد قبضتهم و 7.5 فولت عن طريق التحدث. يتم فرك ورق التواليت باستمرار ، والجهد الأقصى 90 فولت ، والذي يمكن أن يضيء مباشرة مصدر ضوء LED. يخطط الفريق لتطوير بطاريات أكبر في المستقبل حتى يتمكنوا من استخدام المزيد من الطاقة الناتجة عن احتكاك جلد الإنسان.

بالإضافة إلى قوة هذه البطارية المقاومة ، هناك العديد من الطرق الأخرى لمناقشتها في العالم. على سبيل المثال ، يمكن لنوع جديد من الوشم أن يحول العرق البشري إلى كهرباء ، أو يحول ذقننا إلى مولد مزود بسماعات أذن خاصة. يبدو أن هناك بعض الطرق الخاصة للتعامل مع إمداد الطاقة للأجهزة القابلة للارتداء في المستقبل.

2. وشم جديد: العرق يتحول إلى كهرباء

في 16 أغسطس ، ابتكر جوزيف وانغ (جوزيف وانغ) ، الباحث في جامعة كاليفورنيا ، سان دييغو ، وشمًا مؤقتًا ذكيًا يمكنه توليد الكهرباء من العرق والهواتف المحمولة التي تعمل بالطاقة والأجهزة الأخرى القابلة للارتداء في يوم من الأيام.

امدادات الطاقة الوشم الذكية

سوف يلتصق الوشم بجلدك ، ويقيس حمض اللاكتيك الكيميائي في عرقك ، ثم يستخدم حمض اللاكتيك لصنع وقود دقيق. عندما نتدرب على الإرهاق ، غالبًا ما تشعر العضلات بالحرقان ، وهو مرتبط بتراكم حمض اللاكتيك. بالنسبة للعضلات ، يعتبر حمض اللاكتيك إهدارًا ، فهو الغاية في حد ذاته.

يستطيع علماء فسيولوجيا التمرين الآن قياس مستويات حمض اللاكتيك في العضلات أو الدم. عندما يتم إطلاق حمض اللاكتيك من العرق ، تولد مهارة حسية جديدة. اخترع وانغ وشمًا ذكيًا يستخدم جهاز استشعار لاستخراج الإلكترونات من حمض اللاكتيك لإطلاق تيار كهربائي. يقدر وانج أنه يمكن توليد 70 ميكرو واط من الكهرباء لكل سنتيمتر مربع من الجلد. أضاف الباحثون البطارية إلى مستشعر حمض اللاكتيك لالتقاط وتخزين التيار الكهربائي ، ثم شكلوا ما يسمونه خلية الوقود الحيوي.

سواء كنت تقود السيارة أو تمشي ، فكلما زاد التعرق ، زاد حمض اللاكتيك ، مما يعني أن بطاريتك يمكنها تخزين المزيد من الطاقة. في الوقت الحالي ، لا يمكن لمثل هذه الأوشام أن تولد سوى كمية صغيرة من الطاقة ، لكن يأمل الباحثون أن تولد خلية الوقود الحيوي هذه في يوم من الأيام طاقة كافية لتشغيل الساعات الذكية أو أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب أو الهواتف الذكية.

ابتكرت Motorola أيضًا وشمًا مؤقتًا يمكن استخدامه لفتح الهاتف. ربما يكون الملحق التالي الذي يجب اقتناؤه لهاتفك ، أو تحتاج فقط إلى القليل من الحبر.

بطاريات الليثيوم في قوانغدونغ ليست مناسبة فقط للتطبيقات واسعة النطاق مثل محطات الطاقة وأضواء الشوارع. سنرى خلايا شمسية مصغرة تعمل بأجهزة يمكن ارتداؤها. الساعات الشمسية بدون بطاريات موجودة منذ سنوات عديدة. قامت شركة EnergyBioNIcs مؤخرًا بتطوير ساعة شمسية يمكنها تلبية احتياجاتها الخاصة وكذلك احتياجات الأجهزة الأخرى.

تتمثل إحدى مشكلات استخدام الخلايا الشمسية في الأجهزة القابلة للارتداء في أن الجهاز يحتاج إلى ضوء لتوليد الكهرباء. إذا تم حظر الضوء ، مثل تحت الكم ، فلن يتمكن من توليد الكهرباء. ولكن من منظور آخر ، فهو أيضًا يجعل الخلايا الشمسية اختيارًا جيدًا للملابس الذكية ، لأنه يمكن حتى خياطة البطارية المرنة مباشرة على القماش.

توفر الخلايا الشمسية التقليدية ضوء شمس أقوى من مصادر الإضاءة الداخلية التقليدية. لحل هذه المشكلة ، يقوم الأشخاص بتطوير بيانات جديدة لتوليد الطاقة في الأماكن المغلقة ، كما تتحسن الكفاءة.

4. مجموعة الكهروحرارية

تستخدم المجموعة الكهروحرارية مبدأً فيزيائيًا يسمى تأثير سيبيك لتحويل الحرارة إلى كهرباء. يتم دمج عناصر Perot مع زوج من أشباه الموصلات المحددة ، ولا يمكن توليد التيار إلا من خلال عرض اختلاف درجة الحرارة.

بالنسبة للأجهزة القابلة للارتداء ، يمكن استخدام جسم الإنسان كنهاية ساخنة ، ويمكن استخدام البيئة كنهاية باردة ، وينبعث جسم الإنسان الحرارة باستمرار. تعتمد طاقة التأثير على قيمة دلتا بين درجة الحرارة العالية ودرجة الحرارة المنخفضة. يمكن لعنصر Perot أن يجمع الكثير من الطاقة ، وله إمكانية استخدامه في الأجهزة القريبة من الجلد والتي تتطلب الكثير من الطاقة. من المزايا العظيمة للدورة الكهروحرارية أنها تتمتع بتدفق مستمر للطاقة ، سواء كان ذلك في الداخل أو في الخارج ، ليلاً أو نهارًا.