a Massachusetts Institute of Technology (MIT) laboratóriumában Sangtae Kim egy bélyegző méretű papírvékony eszközzel bütykölt. Kimet érdekli az emberek energiájának betakarítása (bár nem az a fajta, amely az embereket elemekké változtatja a filmben, a Mátrix). Olyan mozgásokat akar kihasználni, mint a gyaloglás és a futás, az érzékelők és a Hordható Kütyük táplálására.
“ez egy új módja az emberi energia kinyerésének” – mondja Kim az eszköz prototípusáról, amelyet nemrégiben ismertetett egy cikkben, amelyet tanácsadójával, Ju Li professzorral és más kutatókkal közösen írt.
“bármilyen mozgás lehetséges a betakarításhoz, de nem akarja, hogy a ruhák tele legyenek betakarítókkal. A cipő talpát céloznám meg – ott található a legtöbb energia” – mondja Kim.
az a gondolat, hogy a mozgást villamos energia előállítására használják, nem új, bár messze nem általános. Vannak helyhez kötött Szobakerékpárok motorokkal, amelyek az edzőteremben izzadt edzéseket energiává változtatják. De az emberi mozgást használó hordozható energiatakarítók nem kerültek piacra, részben azért, mert még nem termeltek elegendő energiát-mondja Harry Zervos, az IDTechEx piackutató cég elemzője.
az emberi energia koncepció ígéretes. Az egyébként elpazarolt energia felhasználása vonzó egy olyan időszakban, amikor az éghajlatváltozás elleni küzdelem tervei között szerepel kevesebb energia vagy alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátású energia felhasználása.
a Kim egyre növekvő fogyasztói elektronikai piacot céloz meg. Az IDC piackutató cég szerint a hordható elektronika szállítása világszerte a becslések szerint az előre jelzett 111m készülékről 2016-ra 214.6 m-re nő 2019-ben. Az IDTechEx arra számít, hogy az éves Hordható termékek értékesítése 20 milliárd dollárról 2015-ben közel 70 milliárd dollárra ugrik 2025-ben.
kisebb, erősebb akkumulátorok keresése
a hordható eszközök vezeték nélkül gyűjtik és továbbítják az adatokat, mint a mobiltelefonok, és az akkumulátor élettartamának meghosszabbítása az egyik nagy technikai kihívás a tervezők számára. Csakúgy, mint a mobiltelefonok, ezek is egyre vékonyabbak és kifinomultabbak lesznek. A viselhető eszközök tervezői – mint például az Apple Watch, a Google Glass és a fitness és egészség karszalagok – olyan technológiát keresnek, amely hosszabb ideig tarthatja ezeket a modulokat a töltés között. Ez olyan elemeket jelent, amelyek több energiát tudnak kisebb helyre csomagolni, vagy olyan eszközöket, amelyek egyébként energiát növelhetnek anélkül, hogy a falba kellene dugniuk.
a lítium-ion akkumulátorok, amelyek a fogyasztói elektronika többségét, például a laptopokat is táplálják, a hordozható eszközök áramforrása. De teljesítményük csökken, Amikor zsugorodniuk kell, hogy szűkebb terekhez illeszkedjenek, Christine Ho szerint, az Imprint Energy vezérigazgatója, egy kaliforniai akkumulátorfejlesztő.
“ez egy talány a terméktervezők számára, akik kezdik felismerni, hogy kreatívabban kell gondolkodniuk” – mondja Ho. “Az új akkumulátoroknak lehetősége van kielégíteni a keresletet.”
a Kütyük gyártói, mint például a Samsung, olyan akkumulátorokkal kísérleteznek, amelyek vékonyabbak és rugalmasabbak, hogy könnyebben illeszkedjenek az ujj, a csukló és a boka köré tekert Hordható tárgyakhoz. Az Imprint Energy ultravékony és rugalmas cink elemeket fejleszt, amelyek egy adott térfogatban több energiát tárolhatnak, mint a lítium, és biztonságosak és nem mérgezőek, mondja Ho.
de ezek a feltörekvő akkumulátor technológiák általában drágák és nehéz tömegesen előállítani. A hordható eszközök ultravékony és rugalmas akkumulátorainak értékesítése várhatóan eléri a 300 millió dollárt 2020-ra-mondja Tony Sun, a Lux Research piackutató cég elemzője. Az eladások addigra óriási 4 milliárd dollárra ugorhatnak, jósolja, de csak akkor, ha ezek az akkumulátorok ára a lítium-ion akkumulátorok szintjére csökkenhet. Ehhez jelentős beruházásokra lenne szükség a technikai áttörésekhez-tette hozzá a Sun.
energiatermelés
az emberi mozgások hasznosításának ötlete 2013 decemberében egy este jutott el Kimhez, amikor e-mailt kapott Li-től, aki éppen részt vett az Anyagtudományi kutatók találkozóján, ahol a lítium-ion akkumulátorokról beszélt az akkumulátor stresszéről. A lítium akkumulátor feszültsége megváltoztatja a feszültséget és csökkenti az akkumulátor kapacitását. De mi lenne, ha ezt a stresszt előnyhöz tudná fordítani?
“ez egy két mondatos e-mail volt, amely teljesen felébresztett” – emlékszik vissza Kim. “Aztán elkezdtem tervezni ezt az eszközt. Egy évbe telt, mire felépítettem, és még egy évbe, hogy teljesen megértsem, mit csinál. Biztosra akartunk menni, hogy nem mellékhatás.”
amit Kim kitalált, egy olyan eszköz, amely hasonló szerkezetű, mint egy akkumulátor: két vezető elektróda, amelyet folyékony elektrolit választ el egymástól. Az akkumulátorral ellentétben az energy harvester ugyanazt a vegyületet használja, a lítium és a szilícium keverékét mindkét elektródához. Ez fizikai stressz alkalmazásakor röplabdázó hatást vált ki.
a nyomás arra kényszeríti az egyik elektródát, hogy lítiumionokat köpjön ki, és a folyamat felborítja az egyensúlyt, ami a másik elektródát megnyitja és elfogadja az elutasított lítiumot. Az elektrolit arra kényszeríti őket, hogy lítium-ionokra és elektronokra váljanak szét. Az elektronok egy áramkörön keresztül haladnak, és elektromosságként ragadnak meg. Az elektronok ezután találkoznak a másik végén lévő lítiumionokkal, és az elektródába kerülnek.
a készülék hajlítása megszünteti a stresszt, és az elektronok és a lítiumionok a másik irányba haladnak. Ez a megfordulás újabb elektromos áramot hoz létre, mielőtt a kettő visszatérne az eredeti elektródához.
Kim prototípusa még nem termel elegendő áramot a Hordható anyagokhoz. Azt mondja, hogy növelnie kell annak hatékonyságát – a mechanikai energia százalékos arányát, amely villamos energiává alakul – 0.6% – ról 6% – ra, hogy elég erős legyen olyan eszközökhöz, mint a karszalagok.
az energiatermelés és az élettartam növelése kulcsfontosságú lesz a használatának népszerűsítéséhez, mondja Kevin Lloyd, a kaliforniai Whistle Labs társalapítója és technológiai vezetője, amely kifejlesztett egy GPS-alapú kisállat nyakörvet a szőrös barátja helyének, egészségének és egyéb tevékenységeinek nyomon követésére.
“amikor a hordható eszközök építését vizsgáljuk, egyensúlyba hozzuk a tudományt, az akkumulátor élettartamát és a költségeket” – mondja Lloyd. “Nem akarja, hogy minden nap le kell vennie kedvence gallérját. Ha egy vagy két hétig nyaralsz, azt akarod, hogy az egész idő alatt tartson.”
egy másik akadály, hogy az energia Aratógép működjön: a testmozgásaink nem kiszámíthatóak vagy következetesek, ami megnehezíti a megbízható mennyiségű energia előállítását egy adott időpontban, mondja Ho.
fontos lesz megoldani a Hordható kütyü kutatásának megtervezésének kihívását-ismeri el Kim, hozzátéve, hogy már hallott néhány olyan cégtől, köztük az intelligens órák és orvostechnikai eszközök gyártóitól, amelyek érdeklődnek az energia betakarítási folyamat beépítésében.
“de először érettebbé kell tennünk ezt a technológiát, mielőtt gondolkodnánk a kereskedelmi forgalomba hozatalán” – mondja.
{{topLeft}}
{{bottomLeft}}
{{topRight}}
{{bottomRight}}
{{/goalExceededMarkerPercentage}}
{{/ticker}}
{{heading}}
{{#paragraphs}}
{{.}}
{{/paragraph}}{{highlightedText}}
{{#choiceCards}}
{{/choiceCards}}
- Megosztás a Facebook-on
- Megosztás a Twitteren
- Megosztás e-mailben
- Megosztás a LinkedIn-en
- Megosztás a WhatsApp-on
- Megosztás a Messengeren