STEM

Człowiek, bardzo wydajna bateria

Pobudzających wyobraźnię pomysłów na wyciśnięcie energii z człowieka dostarczyły filmy science fiction, w tym „Matrix” lansujący makabryczną wizję farm, w których bezwolni ludzie sprowadzeni zostali do roli baterii dla maszyn. Kiedy jednak odsuniemy od siebie widmo apokalipsy, okaże się, że pozostając sobą, możemy już teraz całkiem wydajnie zasilać urządzenia elektryczne, zwłaszcza te małe, noszone przy ciele. Umożliwia to niepozorna, elastyczna płytka krzemowa opracowana przez naukowców z Narodowego Uniwersytetu Singapuru (patrz ilustracja powyżej). Dzięki aktywności naszych mięśni może ona wytwarzać elektryczność statyczną, wykorzystując ją do zasilania urządzeń typu opaska telemetryczna czy smartwatch.

Aby wynalazek zechciał podładować jakiś gadżet z gatunku wearable, wcale nie trzeba wielkiej aktywności z naszej strony. Ot, wystarczy normalnie funkcjonować: chodzić, mówić, pisać czy też zginać nadgarstek. Chodzi o to, by powierzchnia płytki weszła w bezpośredni kontakt ze skórą. Dzięki zjawisku elektryzacji (temu samemu, które unosi nam niekiedy włosy na głowie) te dwie powierzchnie, pocierając o siebie, wytwarzają ładunek elektryczny. Elastyczna płytka z Singapuru wielkości znaczka pocztowego może w ten sposób dostarczyć 7,5 V. Naukowcy twierdzą, że gdybyśmy wytrwale stukali w nią palcem, wygenerowalibyśmy napięcie sięgające 90 V i 0,8 mW mocy – to tyle, ile potrzeba do zasilenia nawet 12 diod LED!

Prof. Chengkuo Lee i jego zespół z National University of Singapore.
Prof. Chengkuo Lee i jego zespół z Narodowego Instytutu Singapuru.

Aby uzyskać tak dobre wyniki, płytka musi mieć dużą powierzchnię tarcia, a to naukowcy osiągnęli, tworząc materiał zbudowany z tysięcy drobnych pręcików umieszczonych na giętkim podłożu krzemowym. Ładunki elektryczne wytworzone w tym układzie są odprowadzane dzięki odgrywającej rolę elektrody warstwie złota o grubości 50 nanometrów, którą pokryte są pręciki. Płytka ma tendencję do wytwarzania ładunku ujemnego, zaś ludzka skóra ma skłonność do oddawania elektronów, wskutek czego staje się dodatnio naładowana. Dzięki temu to działa.

Tak więc daleko temu wynalazkowi do „zasysania” energii z człowieka, jakby to ujęli scenarzyści science fiction. Zespół naukowców z Singapuru testuje obecnie ten system na przedramionach lub szyjach ochotników, zasilając w ten sposób niewielkie sensory. W planach ma skonstruowanie rozwiązania mogącego zasilić nie tylko drobne gadżety z rodzaju wearables, ale też smartfony czy nawet laptopy.

Wytworzenie generatora energii elektrycznej wykorzystującego aktywność ludzkiego ciała nie jest tak trudne, jak się wydaje:

Pomysł na zasilanie technikaliów za pomocą zjawiska elektryzacji nie pochodzi jednak od naukowców z Singapuru. Eksperymentowali z nim w 2013 roku badacze z USA, którzy stworzyli urządzenie większe i dysponujące większą mocą, wykorzystujące w roli elektrody tlenek cyny indu. Wynalazek był jednak mniej wydajny od rozwiązania singapurskiego: mało elastyczna płytka wytwarzała słabsze tarcie w kontakcie z ludzką skórą i wskutek tego – mniejsze ładunki.

Próby te pokazują jednak, że rozwój podręcznych baterii zmierza właśnie w tym kierunku oraz – co warto podkreślić – jest to naprawdę czysta energia. Warto jej kibicować.

***

Wydajnym źródłem prądu może być człowiek, ale może też być nim chociażby… wino. Podczas demonstracji na Intel Developer Forum 2013 prąd wygenerowany przez kieliszek czerwonego wina był w stanie zapewnić działanie mikroprocesora odpowiedzialnego za renderowanie listków orchidei, wyświetlanych na leżącym obok tablecie.

In vino vigor! (fot. dobreprogramy.pl)
In vino vigor! (fot. dobreprogramy.pl)

Przyszłość zdecydowane należy do urządzeń elektronicznych z układami scalonymi tak małymi i wymagającymi tak niewielkich ilości energii, że do ich zasilania wystarczą generatory prądu wykorzystujące naturalne ruchy, a nawet temperaturę ludzkiego ciała lub po prostu podmuchy powietrza – uważa futurolog Intela Brian David Johnson. Więcej na ten temat można przeczytać tutaj.

Udostępnij ten artykuł

Podobne tematy

Innowacje techniczne

Przeczytaj w następnej kolejności