Forscher entwickeln ein „tragbares Mikronetz“, um kleine Geräte mit einem menschlichen Körper mit Strom zu versorgen
Forscher haben versucht, einzigartige Möglichkeiten zur Stromerzeugung zu entwickeln, die den menschlichen Körper als Quelle nutzen. Vor kurzem haben Forscher der University of Colorado einen flexiblen, tragbaren Ring entwickelt, der Körperwärme nutzt, um Strom zu erzeugen und kleine elektronische Geräte mit Strom zu versorgen. Nun haben die Forscher der University of California ein „tragbares Microgrid“ entwickelt die Strom aus einem menschlichen Körper erzeugen können, um elektronische Geräte mit geringer Leistung zu betreiben.
Strom aus einem menschlichen Körper?
Das von Forschern der University of California San Diego entwickelte „Wearable Microgrid“ kann Energie speichern, die aus dem Schweiß und den Körperbewegungen einer Person gewonnen wird. Diese Energie kann dann verwendet werden, um Geräte mit geringem Stromverbrauch wie eine LCD-Smartwatch oder kleine Fitness-Tracker mit Strom zu versorgen.
Die Technologie nutzt drei Schlüsselkomponenten, um Körperschweiß und Körperbewegungen in elektrische Energie umwandeln. Dazu gehören schweißbetriebene Biobrennstoffzellen, bewegungsbetriebene triboelektrische Generatoren und Superkondensatoren zur Speicherung der Energie.
„Wir wenden das Konzept des Microgrids an, um tragbare Systeme zu schaffen, die nachhaltig, zuverlässig und unabhängig mit Strom versorgt werden.“ sagte Lu Yin, der Co-Autor der im Nature Communications Journal veröffentlichten Studie.
„So wie ein städtisches Microgrid eine Vielzahl lokaler, erneuerbarer Energiequellen wie Wind und Sonne integriert, integriert ein tragbares Microgrid Geräte, die lokal Energie aus verschiedenen Körperteilen wie Schweiß und Bewegung gewinnen und gleichzeitig Energie speichern“, fügte den Nanoengineering Ph.D. Student der Jacobs School of Engineering.
Wie funktioniert es?
Um nun das tragbare hemdartige Produkt zu entwickeln, haben die Forscher jede der Komponenten im Siebdruckverfahren auf ein Hemd gedruckt. Sie haben es so konzipiert, dass die Komponenten die gesammelte Energiemenge optimieren. Außerdem ist jedes siebbedruckte Bauteil waschbar und flexibel.
Wie die Technologie funktioniert: Sobald der Benutzer das Microgrid-Shirt trägt, werden die triboelektrischen Generatoren aktiv, sobald sich der Träger bewegt. Sobald die Person zu schwitzen beginnt, nehmen die Biobrennstoffzellen den Schweiß auf, um mehr elektrische Energie zu erzeugen und in den Superkondensatoren zu speichern. Auf diese Weise kann das Microgrid Geräte auch im Ruhezustand mit Strom versorgen.
Um die Technologie zu testen, legten die Forscher das Microgrid-Shirt etwa 30 Minuten lang auf eine Person. Während dieser Zeit trainierte der Proband auf einem Fahrradgerät oder lief 10 Minuten lang und blieb für den Rest von 20 Minuten in Ruhe. Das Microgrid konnte während dieser Zeit entweder eine Armbanduhr mit LCD-Display oder ein kleines elektrochromes Display mit Strom versorgen, das die Farben als Reaktion auf Spannungsänderungen ändert.
Zukunftspläne
Nun, so die Forscher, könnte das tragbare Microgrid in Zukunft ideal für Sportler oder Menschen sein, die viel trainieren. Laut Yin arbeiten sie jedoch an einigen anderen Designs, um die Microgrid-Technologie zu integrieren.
„Wir beschränken uns nicht auf dieses Design. Wir können das System anpassen, indem wir verschiedene Arten von Energy Harvester für verschiedene Szenarien auswählen.“ sagte Yin.
Die Studie und die Entwicklung dieses Projekts wurden auch vom San Diego Center for Wearable Sensors der University of California und der National Research Foundation of Korea unterstützt.