التكنولوجيا خفيفة الوزن والقابلة للارتداء تحول بكفاءة حرارة الجسم إلى كهرباء
طور باحثون في جامعة ولاية نورث كارولينا تصميما جديدا لتجميع حرارة الجسم وتحويلها إلى كهرباء لاستخدامها في الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.
النماذج التجريبية خفيفة الوزن ومطابقة لشكل الجسم ويمكن أن تولد كهرباء أكثر بكثير من تقنيات تجميع الحرارة خفيفة الوزن السابقة.
حدد الباحثون أيضا المنطقة الأمثل من الجسم لتجميع الحرارة.
يقول داريوش فشائي الأستاذ المساعد في الهندسة الكهربائية والحاسبات: “مولدات الكهرباء الحرارية القابلة للارتداء wearable thermoelectric generators (TEGs) تولد الكهرباء من خلال الاستفادة من الفرق في درجة الحرارة بين الجسم والهواء المحيط”.
“النهج السابق استخدم إما مصارف حرارة ثقيلة وصلبة وضخمة أو قادرة على توليد واحد مايكروواط فقط أو أقل من الطاقة لكل سنتيمتر مربع (مللي واط / سم2). تكنولوجيتنا تولد ما يصل إلى 20 مللي واط / سم2 ولا تستخدم مصارف الحرارة، مما يجعلها أخف وزنا وأكثر راحة “.
التصميم الجديد يبدأ بطبقة من مادة موصلة للحرارة توضع على الجلد مباشرة وتنشر الحرارة. ثم توضع طبقة من البوليمر فوق الطبقة الموصلة للحرارة لتمنع تشتيت الحرارة في الهواء الخارجي، مما يدفع حرارة الجسم للمرور خلال مولدTED مركزي بمساحة واحد سم2. الحرارة التي لا يتم تحويلها إلى كهرباء تمر عبر مولدات الـTEG إلى طبقة خارجية من مادة موصلة للحرارة لتبدد الحرارة بسرعة. النظام بأكمله مرن ورقيق 2 ملم فقط.
يوضح فشائي: “في هذا النموذج، يتكون مولد الـ TEG من واحد سنتيمتر مربع فقط ولكن يمكننا أن نجعله أكبر بسهولة اعتمادا على احتياجات الطاقة في الجهاز”.
ووجد الباحثون أيضا أن الجزء العلوي من الذراع هو الموقع الأمثل لتجميع الحرارة. وفي حين أن درجة حرارة الجلد أعلى حول المعصم، إلى أن عدم انتظام محيط المعصم يحد من مساحة سطح التلامس مع مولدات TEG والجلد. وفي الوقت نفسه ارتداء الشريط على الصدر يحد من تدفق الهواء مما يحد من تبديد الحرارة بما أن الصدر يغطى عادة بقميص.
بالإضافة إلى ذلك، وضع الباحثون مولدات TEG في تي شيرت. ووجد الباحثون أن المولدات التي وضعت في تي شيرت كانت لا تزال قادرة على توليد 6 مللي واط / سم2 أو 16 مللي واط / سم2 إذا قام الشخص برياضة الجري.
يقول فاشائي: “تي شيرت بمولدات TEGs بالتأكيد يستطيع توفير تكنولوجيا لطاقة قابلة للارتداء، ولكنه ليس فعال مثل شرائط الذراع”.
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160912132730.htm
