3 новейшие технологии, которые могут использовать человеческое тело в качестве источника энергии

Сколько электричества может производить человеческое тело?

Выработка чистой электроэнергии, особенно сегодня, когда тема как никогда актуальна для всего человечества. Если наше тело сжигает 2000–2500 калорий в день, то мы теоретически в состоянии автономно заряжать смартфон. А что же мы имеем на практике? Давайте искать ответ у исследователей и ученых биотеха.  Человеческое тело – способно производить множество вещей, о которых мы и не догадываемся. К примеру, генерация небольшого количества электроэнергии,достаточного для того, чтобы заряжать носимые устройства. Причем, даже в состоянии покоя человеческое тело генерирует невероятное количество энергии. К примеру, среднестатистический человек в состоянии покоя вырабатывает около 100 Вт энергии.

Излучает ли на самом деле человеческое тело электричество?

Да, действительно, человеческое тело излучает электричество, потому что выполняет различные функции, зависящие от потока заряженных ионов мышц тела, сердца. Фактически, подобное происходит и у большинства животных. Один из главных органов человека, который имеет большую электрическую активность – это мозг. Этот жизненно важный орган имеет около ста миллиардов электропроводящих биологических проводов, нейронов.
Любой, кто смотрел «Матрицу», наверняка, помнит, что эта цифра в фильме составляет около 25 000 BTU. Это киношная версия, и всем понятно, по каким причинам она преувеличена. Но реальный показатель колеблется в районе 250 – 400 BTU.

Ручные гаджеты могут заряжаться от температуры тела

  • Исследователи из CU Boulder (Колорадского университета в Боулдере) в начале 2021 года представили широкой аудитории довольно уникальное устройство, которое может заряжаться от пользователя, который его носит. Устройство может представлять из себя – носимый гаджет, кольцо, браслет или что-либо другое, которое должно касаться кожи. Оно использует естественную температуру человеческого тела и с помощью термоэлектрических генераторов превращает тепло в электричество.
    Как сообщает Jianliang Xiao из CU Boulder, в скором будущем планируются появиться электронные устройства, которые не будут нуждаться в батареях, поскольку смогут «питаться» от температуры пользователя. Разработанный учеными гаджет способен генерировать 1 Вт на каждый квадратный дюйм кожи – это меньше, чем у существующих батарей, но его достаточно для зарядки браслетов, часов.

  • Аналогичную находку представила группа исследователей из Южной Кореи. Команда Южнокорейского научно-исследовательского института электроники и телекоммуникаций (ETRI) надеется, что это может стать революционным шагом для носимых технологий.
    Они создали легкий и гибкий термоэлектрический генератор, который использует разницу температур между человеком и окружающим воздухом для выработки электричества. Модуль имеет ширину 5 см и длину 11 см и в будущем может быть использован в качестве генератора и для другой носимой техники.

«Когда к термоэлектрическому устройству прикрепляется патч-структура, между кожей и матрицей возникает разница температур, имитирующая организацию потовых желез. Эта технология называется «биомиметический теплоотвод». Она увеличивает мощность термоэлектрического модуля в пять раз больше, чем у обычных продуктов, обеспечивая им максимальную энергоэффективность», – признались корейские ученые

Первоначальные испытания устройства показали мощность 35 микроватт на квадратный сантиметр, что в 1,5 раза превышает показатель других исследователей, работающих над аналогичной технологией в США.

Энергия из человеческого пота

Это может кому-то показаться неэстетичным, но исследователи из инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего работают над способом использования человеческого пота для выработки электроэнергии. Они создали небольшую временную “татуировку”, которая содержит ферменты, вырабатывающие электрический ток из человеческого пота.
Эти ферменты отбирают электроны (окисляют) из лактата в поте, чтобы генерировать небольшое количество электричества, когда пользователь потеет (например, во время упражнений). Они производят достаточно электроэнергии, чтобы зарядить небольшую электронику, к примеру, светодиоды или радиомодули Bluetooth.
Эпидермальные биотопливные клетки – это серьезный прорыв в биотехнологической сфере, которая боролась за создание растяжимых и мощных устройств. Инженеры из Калифорнийского университета смогли сделать шаг в будущее благодаря сочетанию продуманной химии, современных материалов и электронных интерфейсов: пластичной основы для электроники, литографии и трафаретной печати; катодных и анодных массивов на основе углеродных нанотрубок.

Ученые создали эластичное носимое устройство, которое использует кинетику для производства электричества

Сегодня учеными представлен еще один гаджет, который работает по несколько иному принципу, чем пьезоэлектрические устройства, вырабатывающие электричество при сжатии или сгибании. Он основан на так называемом магнитоупругом эффекте. И использует механическое давление для отталкивания и притяжения магнитов в материале, который генерирует электрический ток, адаптированный к изменениям напряженности магнитного поля.
Существующие на данный момент магнитоупругие генераторы сделаны из жестких металлических сплавов, которые не подходят для использования в носимой электронике.

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе во главе с Джун Ченом создала генератор, который можно носить на движущихся частях тела. Он изготовлен из силиконовой полимерной матрицы, катализируемой платиной. Внутри – миниатюрные неодим-железо-борные магниты.
После прикрепления инновационного генератора к локтю добровольца, он выработал электрический ток, равный 4,27 мА/см2. Любопытно, что никаких специфических движений локтем пользователю делать не пришлось.

«Современные технологии преобразования биомеханической энергии в электричество, включая трибоэлектрические и пьезоэлектрические наногенераторы, сталкиваются с такими неизбежными проблемами, как очень низкая плотность тока и высокое внутреннее сопротивление. Важно и то, что их выходная электрическая эффективность зависит от влажности окружающего мира, вызывающего потоотделение, и самой жидкой средой человеческого тела, что серьезно ограничивает их практическое применение на теле», – объяснил Цзюнь Чен.

Безусловно произведенная матрица имеет ряд преимуществ перед более ранними разработками исследователей, но она пока находится в стадии усовершенствования. Поскольку использование генератора в воде или влажной среде пока невозможно. Более того, добавление соответствующего слоя к устройству снижает эффективность преобразования биомеханической энергии в электричество.

Дмитрий Исаков
Исаков Дмитрий профессиональный инвестор, финансист - 10 лет на финансовых рынках - Окончил НИУ “Высшая школа экономики”, MBA “Управление инвестициями”, Сертификаты ФСФР 1.0, 5.0 - Возглавлял департамент инвестиционных продуктов БИНБАНК Private-banking. - Запускал направление брокерского обслуживания для швейцарского фонда EuroTrust. - Работал с крупными состоятельными клиентами в Альфа-Банке и АТОНе. - Управлял портфелем активов более 30 млн USD. В 2019 году создал онлайн-платформу для инвестиций в малый и средний бизнес Lender Invest.