Energia elektryczna generowana ze... spoconych palców

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego opracowali ogniwo biopaliwowe, które jest w stanie wygenerować energię z potu pojawiającego się na opuszkach palców.

Oryginalny wynalazek jest dziełem zespołu inżynierów z San Diego. Oto jak pomysł opisuje jeden z projektantów, Joseph Wang: "Chcieliśmy stworzyć urządzenie, które jest przystosowane do codziennej aktywności i prawie nie wymaga wysiłku z naszej strony – można całkowicie o nim zapomnieć i iść spać, albo wykonywać pracę biurową, a mimo to będzie generować energię".

Autorzy mówią humorystycznie o "energii nicnierobienia". W przeciwieństwie do innych urządzeń przetwarzających wysiłek organizmu w prąd, tutaj użytkownik nie musi robić niczego szczególnie męczącego. Konstruktorzy zdecydowali się na wybór opuszków palców ze względu na wyjątkową gęstość obecnych tam gruczołów potowych. Choć większość z nas tego nie zauważa, ilość potu wydzielanego przez palce może wynosić kilka mikrolitrów na centymetr kwadratowy w każdą minutę – czyli więcej niż na innych powierzchniach ciała.

Wyzwaniem dla zespołu było zebranie potu z tak drobnego skrawka skóry, przy jednoczesnej miniaturyzacji zakładanego urządzenia; tak aby nie krępowało ono ruchów. Wymagało to wyjątkowo zaawansowanej inżynierii materiałowej. Połączono specjalny hydrożel z pianką opartą o nanorurki węglowe.

Ogniwa przybrały formę niewielkich kwadratów, przyklejanych do palca jak plaster. Wykonano je z elastycznego i lekkiego tworzywa, które można nosić godzinami. Ich zadaniem jest pochłanianie wydzielanego potu i dostarczanie go do elektrody. Tam odpowiedni bioenzym reaguje na elektrony zawarte mleczanie i przesyła je do platynowego katalizatora. Stały przepływ elektronów wywołany reakcją chemiczną, generuje niewielkie napięcie.

Poza samymi ogniwami do zestawu dodano generatory piezoelektryczne, tj. elementy generujące energię na bazie naprężeń mechanicznych materiału. Dzięki nim, prąd jest wytwarzany również przy okazji różnych codziennych czynności, jak pisanie na klawiaturze lub gra na instrumencie.

Jeśli wierzyć publikacji, podczas jednej godziny zwykłej pracy przy biurku, urządzenie jest w stanie wytworzyć 28,4 milidżula (tysięcznych części dżula). Z kolei podczas snu, gdy człowiek nie wykonuje niemal żadnych ruchów, udało się zebrać aż 389 milidżuli, z samego tylko potu wydzielonego w ciągu dziesięciu godzin. To wystarczająca ilość energii, aby zasilić zegarek elektryczny na całą dobę.

Oczywiście w ostatnich latach prezentowano wiele podobnych wynalazków. Chińczycy na przykład przedstawiali panele pobierające energię z uderzających kropel deszczu, natomiast Koreańczycy próbowali ładować smartfony energią fal dźwiękowych. Inżynierowie z San Diego zarzekają się jednak, że ich produkt to nie tylko kolejny zabawny gadżet, ale urządzenie, które może w przyszłości naprawdę może trafić do sprzedaży.

Więcej informacji znajdziesz w oryginalnej publikacji: L. Yin, J. Moon, J.Sempionatto, A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment, https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.06.004