2021年11月22日消息，最近，研究人員開發(fā)了一種發(fā)電機，可以利用發(fā)燒產生的熱量為可穿戴設備供電。典型的熱電發(fā)電機存在哪些挑戰(zhàn)，研究人員證明了什么，以及它對為未來的醫(yī)療設備供電是否至關重要？小編將一一道來!

傳統熱電發(fā)電機面臨哪些挑戰(zhàn)？

熱電發(fā)電機經常成為新聞，研究人員試圖將它們小型化，希望它們可以成為可穿戴設備。如果成功，可穿戴 TEG 可以無限期地僅使用體熱作為能源為移動設備供電。這將消除對設備充電站、為智能醫(yī)療設備供電，甚至提供醫(yī)療植入物的需要。

                    

然而 TEG 的真相是它們效率極低并且產生很少的功率。TEGs不能發(fā)揮作用的原因是多方面的，這些因素必不可少地證明人類是非常貧乏的能源。


第一個因素是 TEG 需要溫度梯度才能發(fā)電，而人體皮膚與室溫之間的溫差幾乎沒有很大（最多 10°C 到 15°C）。在環(huán)境溫度可能比皮膚溫度低的炎熱國家，這種溫度梯度會變得更糟。


第二個因素是 TEG 自然是低效的設備；典型的 TEG 的效率約為 5% 至 15%。TEG 通常用于所有其他典型電源都不可用的偏遠地區(qū)，例如無法獲取太陽能而是使用钚顆粒熱量的深空探測器。

第三 一個因素是 TEG 可用，需要許多并行。靈活且可穿戴的 TEG 通常表現出最糟糕的低效率特性，因此需要將數百個連接在一起。嘗試佩戴數百個 TEG 來為智能手機供電不僅不切實際，而且不可靠。

研究人員開發(fā)出新的熱電池技術


德克薩斯農工大學的研究人員認識到 TEG 面臨的挑戰(zhàn) 開發(fā)了一種新的能量轉換技術 這可能會為發(fā)燒檢測傳感器提供所需的電力。


新概念使用碳鋼電極和由聚苯胺和聚苯乙烯磺酸鹽制成的固態(tài)聚電解質。簡而言之，當暴露于溫度梯度時，水溶液中的這種材料組合會發(fā)電。溫度梯度導致碳鋼電極中的過電位腐蝕增加，促進了發(fā)生器中的電子流動。

到目前為止，研究人員已經證明，該設備每攝氏度可以產生大約 87mV 的電壓，這遠遠優(yōu)于大多數基于塞貝克效應的 TEG。此外，研究人員將設備串聯起來，為傳感器電路產生足夠多的電壓。


新設備能否為未來的可穿戴醫(yī)療設備提供動力？


研究人員將創(chuàng)造一種低成本的發(fā)燒傳感器 這可能有助于識別可能感染病毒的個體。發(fā)燒會使體溫急劇升高，而這種溫度升高會導致磨損的 TEG 產生更多的能量。這種增加的功率可以直接啟動發(fā)燒檢測器，也可以僅提供運行功率，從而獲取準確的溫度讀數。


然而， 改進和縮小技術規(guī)模 可以將其視為未來可穿戴設備的可行能源。大型設備（如智能手機）不太可能由 TEG 供電，因為它們需要大量電力，但智能手表和其他可穿戴醫(yī)療傳感器確實可以在它們上面可靠地運行。


總的來說，研究人員已經證明可穿戴 TEG 有很大的改進空間，但在目前的狀態(tài)下，研究人員正在開發(fā)一種利用發(fā)燒的熱量來供電的可穿戴設備。