太有創意了！研究人員開發出發燒驅動的可穿戴設備

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

傳統熱電發電機面臨哪些挑戰？

熱電發電機經常成為新聞，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、為智能醫療設備供電，甚至提供醫療植入物的需要。

                    

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，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 開發了一種新的能量轉換技術 這可能會為發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電。溫度梯度導致碳鋼電極中的過電位腐蝕增加，促進了發生器中的電子流動。

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療設備提供動力？


研究人員將創造一種低成本的發燒傳感器 這可能有助于識別可能感染病毒的個體。發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，但在目前的狀態下，研究人員正在開發一種利用發燒的熱量來供電的可穿戴設備。