Generator energii z ciepła ludzkiego ciała

Poszukując źródła energii, które będzie niewielkie, przyjazne środowisku i długowieczne, zespół naukowców z Singapuru skonstruował urządzenie pozyskując energię termalną z otoczenia. Urządzenie określane mianem generatora termoelektrycznego, przymocowane do ludzkiego ciała jest w stanie wytworzyć kilka mikrowatów energii, które wystarczą, by zasilić implanty, albo bezprzewodowe czujniki.

Autorami wynalazku są: Jin Xie i Hanhua Feng z Institute of Microelectronics, A*STAR, singapurskiej rządowej Agency for Science, Technology and Research, oraz Chengkuo Lee z National University of Singapore.

Cały generator składa się z chipu o wielkości jednego centymetra kwadratowego, wyposażonego w przeszło 20 tysięcy termopar. Termopary, ułożone w grupy nazywane stosami termoelektrycznymi, wykrywają różnicę temperatur pomiędzy gorącym i zimnym łączem, wytwarzając napięcie. Różnica temperatur na poziomie 5 stopni Celsjusza pozwala uzyskać napięcie 16,7 wolta i moc 1,3 mikrowata. Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości wynik ten uda się jeszcze poprawić tak, by osiągnąć kilka mikrowatów. Dzięki akumulowaniu energii wygenerowanej w czasie, urządzenie mogłoby posłużyć wydłużeniu życia baterii zasilających urządzenia elektroniczne, jak choćby czujniki ciśnienia. Zasilenie w ten sposób medycznych implantów pozwoliłoby uniknąć konieczności wymiany baterii, operacji trudnej i kosztownej.

Nie jest to wprawdzie pierwsze urządzenie pozyskujące energię z ciepła ludzkiego ciała, jednakże góruje nad swoimi poprzednikami sprawnością. Naukowcy wykorzystali, na przykład: próżnię, oraz radiator, by jeszcze zwiększyć różnicę temperatur pomiędzy stroną generatora przymocowaną do ciała, a tą wystawioną na działanie otoczenia.

„Wśród atutów urządzenia należy wymienić to, że na górze i na dole utworzone są obszary próżni, które wpływają na zwiększenie różnicy temperatur pomiędzy elementami termopar. Kolejnym jest radiator umieszczony po zimnej stronie urządzenia, który jeszcze dodatkowo rozprasza ciepło. Trzecim są otwory na obrzeżach, zaprojektowane, by odseparować ciepło pochodzące z krzemowego podłoża.” – stwierdził Xie.

Kolejną zaletą termoelektrycznego generatora jest fakt, iż jest on kompatybilny z CMOS, co oznacza, że może on być produkowany na normalnych liniach produkcyjnych CMOS. Dzięki temu urządzenie może służyć jako nowe źródło energii dla samozasilających się urządzeń CMOS i MEMS, które charakteryzują się małym zapotrzebowaniem na energię.

(lk)