Upoznajte ljudsku bateriju, novi izvor “zelene” energije
U MPN-u (Model Privacy Notice / ili / Microsoft Partner Network) smo vidjeli rastući trend nosivih uređaja i medicinskih implantata koji zahtijevaju baterije.
Prvotno smo zaronili u svijet tehnologije baterija kako bismo saznali kako bi budući medicinski uređaji mogli imati koristi od manjih baterija.
Međutim, kad smo tamo došli, došli smo do intrigantnog otkrića da bi ljudi zapravo mogli postati baterije.
Mnogo je ove tehnologije u ranim fazama razvoja, no ipak želimo pokazati kakva bi mogla biti budućnost baterija i nosivih uređaja.
Ovo nije čarobnjaštvo, ovo nije znanstvena fantastika, ovo su materijali, krv, znoj i suze.
Piezoelektrični materijali
Istraživači su počeli koristiti jedinstveno svojstvo nekih materijala, poznato kao piezoelektricitet, za generiranje električne energije iz kinetičke energije.
Razmislite o ‘baklji na navijanje’ i kako pretvara kinetičku energiju u električnu, to je isti princip.
Godine 2013. dr. Ville Kaajakari razvio je piezoelektričnu tkaninu na bazi elastomera koja je mogla generirati električnu energiju koristeći samo kinetičku energiju ljudskog kretanja.
Ovaj komad tkanine volonter je nosio u ulošku cipele, a njihovo hodanje je proizvelo dovoljno električne energije da osvijetli 30 LED dioda.
Ta ista tkanina nanesena je na košulju, koja je umjetno pomicana nekoliko sati, i generirala je dovoljno energije za punjenje litij-ionske baterije.
Sada zamislite budućnost s ovom vrstom materijala koji se koristi u nosivim uređajima, na primjer Cityzen smart shirt s baterijom koju napajaju sportaši dok je nose.
Piezoelektrični materijal također se koristi za sakupljanje energije iz unutarnjih organa.
Godine 2014. istraživači sa sjedištem u SAD-u pričvrstili su ultratanki piezoelektrični materijal na organe (sediranih) krava i ovaca.
Tkanina implantirana oko tih pokretnih organa generirala je otprilike mikrovat snage, što možda ne zvuči tako impresivno, ali je otprilike količina potrebna za rad srčanog stimulatora.
Sada zamislite budućnost koja ima pejsmejker za ljude, bez gadnih komplikacija koje proizlaze iz žica koje spajaju pacemaker na bateriju.
Krv – EFC
Kako bi pravilno funkcionirale, naše stanice zahtijevaju kontinuiranu opskrbu kemijskom energijom.
Enzimske biogorivne stanice (EFC) mali su uređaji poput baterija koji mogu generirati električnu energiju razgradnjom energetski bogatih kemikalija u tjelesnim tekućinama, a krv je jedna od energetski najbogatijih tekućina u cijelom tijelu.
Godine 2012. tim francuskih istraživača konstruirao je EFC na bazi ugljikovih nanocijevi.
Ugradili su ovaj uređaj u stomak štakora i on je generirao oko 40 mikrovata energije, iz glukoze u štakorovoj krvi, koju je tim koristio za upravljanje LED-om i digitalnim termometrom.
Doduše, ova tehnologija dolazi s nedostatkom što bi korisnika morali rezati kako bi se umetnuo EFC, ali ljudi koji imaju implantate već bi bili na operaciji.
Zamislite budućnost sa slušnim pomagalima koja se mogu ugraditi u uši korisnika i upravljati pomoću glukoze u krvi.
Znoj – EFC
Ljudski znoj bogat je spojem zvanim laktat koji se također može koristiti za proizvodnju električne energije putem EFC-a.
Istraživači su već uspjeli testirati EFC-e koji se pokreću znojem na ljudima.
Godine 2014. UC San Diego osmislio je nosivi EFC na bazi tekstila koji se može integrirati u privremene tetovaže i trake za ruke.
Volonter je nosio jednu od narukvica dok je vozio bicikl, a znoj je proizveo dovoljno energije za pokretanje elektroničkog uređaja, LED ili digitalnog sata, nekoliko desetaka sekundi.
Ovo doduše nije tako impresivno kao rezultati Piezoelektričnih materijala ili Blood EFCs, ali je ipak tehnološko čudo.
Suze – EFC
Ova sljedeća tehnologija koristi film ‘bazalnih’ suza koje drže oči vlažnima kako bi stvorile energiju.
Bazalne suze sadrže glukozu, laktat i askorbat, koji su svi prikladni izvori goriva za EFC.
Jedna od prednosti korištenja suza za napajanje elektronike je da već postoji savršena platforma na koju se montira hardver – kontaktne leće.
Kad bi se samoodrživa goriva ćelija mogla integrirati u kontaktne leće, buduće tehnološke primjene mogle bi biti ništa manje nego revolucionarne.
Russ Reid, bioinženjer sa Sveučilišta u Utahu, i njegovi kolege nedavno su razvili prvu kontaktnu leću s integriranim EFC-om, koja joj omogućuje stvaranje električne energije samo iz ljudskih suza.
Njihov prototip sastoji se od elastomerne leće s dvije tanke elektrode od ugljičnih vlakana omotanih oko perimetra, ostavljajući središte leće nezaklonjeno.
Još nije testiran na ljudima, ali kada su Reid i kolege okupali leću u otopini sintetičkih suza, održala je izlaznu snagu od preko jednog mikrovata tri sata.
Bez EFC leća, Google već razvija kontaktne leće koje su dizajnirane za mjerenje razine glukoze kod osoba s dijabetesom.
Zamislite što bi Reidova tehnologija mogla učiniti kada bi se kombinirala s prototipom pametnih kontakata Googlea i Alcona.
Postoji svaka mogućnost da bi buduće nosive uređaje mogli pokretati ljudi.
