Roztažitelná potem napájená baterie vyvinutá pro nositelné technologie
Prototyp baterie se skládá z tištěných stříbrných vločkových elektrod, které generují elektřinu v přítomnosti potu. Baterie měří 2 cm na 2 cm a je plochá jako malý papírový obvaz. Je připevněna k pružnému a potu absorbujícímu textilu, který je roztažitelný a připevnitelný na nositelná zařízení, jako jsou hodinky, náramky nebo řemínky na ruce.
Aby tým vědců prokázal potenciál využití, když bude začleněna do nositelných biosenzorů a dalších elektronických zařízení, testoval baterii s umělým lidským potem.
V samostatné studii tým uvedl, že jedinec, který měl baterii kolem zápěstí a 30 minut jezdil na stacionárním kole, dokázal generovat napětí 4,2 V a výstupní výkon 3,9 mW, což bylo dostatečné k napájení komerčního teplotního senzoru zařízení a odesílat data nepřetržitě do smartphonu přes Bluetooth.
Baterie neobsahuje těžké kovy ani toxické chemikálie na rozdíl od konvenčních baterií, které jsou často vyrobeny z neudržitelných materiálů škodlivých pro životní prostředí.
Slouží jako udržitelnější alternativa, která by mohla omezit škodlivý elektronický odpad. Vývoj potem napájené baterie odráží závazek NTU nalézt řešení ke zmírnění našeho dopadu na životní prostředí. Toto je jedna ze čtyř velkých výzev lidstva, které se NTU snaží řešit podle strategického plánu NTU 2025.
Vědec v oboru materiálů, profesor Lee Pooi See a děkan NTU Graduate College, který studii vedl, řekl: „Naše technologie ohlašuje dříve nedosažitelný milník v konstrukci nositelných zařízení. Vyděláváním na všudypřítomném produktu, potu, bychom se mohli dívat na ekologičtější způsob napájení nositelných zařízení, který nespoléhá na konvenční baterie. Je to téměř zaručený zdroj energie produkovaný našimi těly. Očekáváme, že baterie bude schopna napájet všechny druhy nositelných zařízení. “
Studie byla v červenci publikována v recenzovaném vědeckém časopise Science Advances . Patentová přihláška na potem napájenou baterii byla také podána prostřednictvím NTU podnikové a inovační společnosti NTUitive.
Dr. Lyu Jian, vědecký pracovník ze Školy materiálových věd a inženýrství NTU, který je spoluautorem této studie, řekl: „Konvenční baterie jsou levnější a běžnější než kdy dříve, ale často jsou vyrobeny z neudržitelných materiálů, které jsou škodlivé pro životní prostředí. Potenciálně škodlivé jsou také v nositelných zařízeních, kde by rozbitá baterie mohla rozlít toxické tekutiny na lidskou kůži. Naše zařízení by mohlo poskytnout skutečnou příležitost zcela se zbavit těchto toxických materiálů. “
Docentka Irene Goldthorpe z katedry elektrotechniky a počítačového inženýrství University of Waterloo v Kanadě, která není zapojena do výzkumu, zdůraznila význam práce provedené výzkumným týmem NTU: „Je dobře známo, že elektronika nemá ráda vlhkost, a proto jsou nositelná zařízení obvykle plně zapouzdřena, aby je chránila před potem. Tato práce promění pot z překážky v aktivum, což ukazuje, že může zlepšit vodivost tištěných propojení a dokonce i využití potu jako elektrolytu v nositelném zařízení „ohýbatelná baterie. To může otevřít nové paradigma v designu nositelné elektroniky.“
Předefinování způsobu napájení baterií
Baterie vyrobená společností NTU je vytvořena potiskem inkoustu obsahujícího stříbrné vločky a hydrofilní poly (uretan-akrylát) (HPUA), které fungují jako bateriové elektrody, na roztažitelný textil.
Když se stříbrné vločky dostanou do kontaktu s potem, jeho chloridové ionty a kyselost způsobí, že se vločky shluknou, čímž se zvýší jejich schopnost vést elektrický proud. Tato chemická reakce také způsobí, že mezi elektrodami protéká elektrický proud.
Když je materiál baterie natažen, jeho odpor se dále sníží, což znamená, že jej lze použít, když je vystaven napětí, například když jeho uživatel cvičí.
Protože je roztažitelný textil velmi savý, zadržuje mnoho potu, takže baterie zůstává napájena, i když je rychlost pocení nekonzistentní. To je důležité pro konzistentní fungování, protože množství vylučovaného lidského potu je proměnlivé a závisí na oblasti těla, ve které se nachází, na podmínkách prostředí a denní době.
Prof Lee dodal: „Naše zařízení by mohlo být odolnější než současná technologie, protože jsme ukázali, že dokáže odolat namáhání každodenními aktivitami nositele a opakovanému vystavení stresu nebo potu.
„Tenká velikost naší baterie také řeší dva problémy s nositelnými technologiemi: tradiční knoflíkové baterie jsou problémem pro dosažení takové elegantní estetiky, která je atraktivní pro spotřebitele, zatímco tenčí baterie snižují schopnost položky nést dostatečné nabití, aby vydrželo celý den. . "
Vědci plánují dále prozkoumat účinky dalších složek lidského potu a jak faktory, jako je tělesné teplo, mohou ovlivnit výkon baterie.
