人体的大部分能量是在维持各个器官运转以及人体运动的状态中散发出来的,如果能将这些能量再转化成电能,将是人类应对全球能源危机的另一种出路。有科学研究认为,一个人一生中有1/3以上的能量被白白浪费掉,全世界有60多亿人口,如能将这部分人体生物能开发利用起来,就相当于建造了10座百万千瓦级的核电站。
流汗散发的热量别浪费,转手就能变成新“电池”,变成能源的另一种可能性。早在《日本经济新闻》报道中提到过,通过人体给手机充电将不再是遥远的梦。
报道称,30%的人可能患有一种新的现代疾病——“电池恐惧症”。人们需要携带的电子设备数量增加,电池“剩余容量为零”成为了一种可怕的事情。大家固然知道应该在什么时候充电,但却经常忘记。不过别担心,人体每天通过饮食产生能量。“有急事,自己解决”,将人体变成发电机的技术,有可能起到缓解焦虑的作用。
|回收人类释放的热能
由瑞士苏世黎联邦理工学院(ETHZ)衍生的Mithras科技公司或许已经找到了解决方案。公司创始人Franco Membrini和Moritz Thielen的想法很简单——将人体作为能量来源。
人体在休息时平均可以散发出约100 瓦的热量,在锻炼时甚至很容易就可以超过1000 瓦,这样的热能足以在6 分钟内烧开1升水。
人体持续辐射大约100瓦的热能,其中大部分被周围环境所吸收。Mithras公司希望用热电发电器(TEG),将这种被“浪费”的热量转化为电能。TEG一侧与身体接触,另一侧与环境接触,装置将两侧的温度差转化成电能,储存在电池中。即使温差低至一摄氏度,TEG也能产生无发射电流。
Mithras公司为TEG传感器的人体佩戴设计了两种方案:作为独立可穿戴设备或者集成到移动设备中。新技术在消费领域的潜在应用包括:通过集成TEG系统,实现完全自主功能的健身追踪器。
无独有偶,为了减少碳排放,一些项目开始考虑再利用这些人体废热,从而部分地替代电力和天然气。近日,英国格拉斯哥SWG3 俱乐部就引入了一个可以捕获人体热量的可再生供暖系统。
这个系统首先通过热泵收集人们在俱乐部中跳舞产生的大量身体热量,然后将这些能量输送到约150米深的地下钻井中储存,形成一个为整栋建筑物提供热量的大型“热电池“。该俱乐部称,这套系统预计每年将减少70吨二氧化碳。
|从步行的人体中收集能量
香港中文大学(CUHK)机械与自动化工程系教授领导的研究团队开发了一种轻巧的基于智能材料的能量收集器,该能量收集器可收集人体运动中的能量,只需步行即可产生取之不尽的、可持续的动力。
具体来说,该设备可以从人类膝盖的运动中捕获生物力学能量,然后将其转换为电能,该电能可以用于为可穿戴电子设备供电,例如计步器,健康监测器和GPS。这项工作已经发表在《应用物理快报》上。
压电大纤维复合材料是轻质材料,可以在变形下产生电能。能量收集器采用弯曲梁和曲柄滑块机构来捕获行走时人膝盖的运动。然后,所捕获的运动用于使弯曲梁的压电大纤维复合材料片变形,从而在人的膝盖弯曲或伸展时产生电。
|人体是安全的能量来源
虽然用电池作为电源的设备是目前最多的方式,但它是一种低效、昂贵、占体积的方法。更严重的是,充电电池有时甚至会发生爆炸。由于这些原因,人们都在寻找新的可靠的能源。而人体本身具有可用的“取之不尽”的能量源,是一种最安全、最方便的能源。
虽然人体供电技术目前还刚刚起步,提取的能量的效率不高,但是这方面已经成为当今研究人员的关键研究领域。随着今后这方面的研究进展,电能产出效率会越来越高,由我们人体“自主供电”而完全不用电池的时代一定会到来。
《黑客帝国》中展示的黑暗情景可能不会成真,但人体却真的可以成为可持续的电源。