生物燃料电池:可穿戴设备将手指变成电源

可穿戴设备在生活和工作中越来越普遍,这些设备功能虽然单一,但是因为需要穿戴在身上,所以其实设计要求是比较高,比如关于可穿戴设备能源问题。一般来说,这些可穿戴设备的能源不太可能采用电池,很多都是从人体运动中获取能量,比如之前我们介绍的一篇文章《穿在身上的微型发电站:从汗水、运动中收集能量,到底靠不靠谱呢》。

今天我们介绍的这款可穿戴设备更加的小巧,只需要戴在手指头上,就能够利用手指出汗或者按压来产生电能。

生物燃料电池:可穿戴设备将手指变成电源

这种以汗液为燃料的设备的特别之处在于,即使佩戴者睡着或坐着不动,它也能发电。这对于可穿戴设备领域来说可能是一件大事,因为研究人员现在已经找到了如何利用即使在一个人不动的情况下也可以从人体汗液中提取的能量。

与其他汗水驱动的可穿戴设备不同,这款可穿戴设备不需要锻炼,也不需要佩戴者的身体投入才能发挥作用。这项工作是使可穿戴设备更实用、更方便、更容易被普通人使用的一步。

该设备还可以通过轻按手指产生额外的能量——因此打字、发短信、弹钢琴等动作也可以成为能量来源。

这款可穿戴设备的大部分能量来自指尖产生的汗水,指尖是24小时的汗水工厂。一个鲜为人知的事实是,指尖是身体上最容易出汗的部位之一。每一个手指头上都挤满了超过一千个汗腺,可以产生比身体其他大部分区域多100到1000倍的汗水。

我们感到身体其他部位出汗较多的原因是这些部位通风不良,相比之下,指尖总是暴露在空气中,所以汗水一出就蒸发掉。因此在这款可穿戴设备中,科学家将会充分利用其这部分的汗水,不让它直接蒸发到空气中,而是收集这些汗水来产生能量。

但并非任何以汗水为燃料的设备都可以在指尖上工作。尹解释说,从如此小的区域收集汗水并使其有用需要一些创新的材料工程。研究人员必须构建设备的不同部分,使其具有超强的吸水性,并能有效地将人体汗液中的化学物质转化为电能。

这种最新的能量收集技术的独特之处在于它可以随时随地用作电源。它没有与仅在阳光下工作的太阳能电池或仅在设备与周围环境之间存在较大温差时工作的热电发电机相同的限制。

如何运作的?

该设备是一个薄而灵活的条带,可以像创可贴一样缠绕在指尖上。碳泡沫电极垫吸收汗水并将其转化为电能。电极上装有酶,可以触发乳酸和汗液中的氧分子之间的化学反应,从而产生电能。电极下方是一个由所谓的压电材料制成的芯片,按下时会产生额外的电能。

当佩戴者出汗或按压条带时,电能会存储在一个小电容器中,并在需要时释放出来应用到其他设备上。

研究人员让受试者在进行久坐活动时将设备戴在一个指尖上。从10小时的睡眠开始,该设备收集了近400毫焦耳的能量——这足以为电子手表供电24小时。从一个小时的随意打字和点击鼠标开始,该设备收集了近30毫焦耳。

而这只是来自一个指尖。研究人员表示,将设备绑在其余指尖上会产生10倍以上的能量。

和其他的类似产品相比,这款可穿戴设备不需要你进行运动,不需要刻意的去流汗,能量的回报率非常高。

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