تكتسب المكونات الإلكترونية المدمجة في الأقمشة شعبية متزايدة: فقد تم بالفعل تطوير وتصنيع أنظمة مثل شاشات الهواتف الذكية داخل الأكمام أو أجهزة الكشف لمراقبة معلمات الجسم الفسيولوجية المضمنة في الزي الرياضي. المشكلة الرئيسية في مثل هذه الأنظمة هي عدم وجود مصدر طاقة مناسب يمكن ارتداؤه.
[ترجمة د.نحماني موشيه]
تكتسب المكونات الإلكترونية المدمجة في الأقمشة شعبية متزايدة: فقد تم بالفعل تطوير وتصنيع أنظمة مثل شاشات الهواتف الذكية داخل الأكمام أو أجهزة الكشف لمراقبة معلمات الجسم الفسيولوجية المضمنة في الزي الرياضي.
تكتسب المكونات الإلكترونية المدمجة في الأقمشة شعبية متزايدة: فقد تم بالفعل تطوير وتصنيع أنظمة مثل شاشات الهواتف الذكية داخل الأكمام أو أجهزة الكشف لمراقبة معلمات الجسم الفسيولوجية المضمنة في الزي الرياضي. المشكلة الرئيسية في مثل هذه الأنظمة هي عدم وجود مصدر طاقة مناسب يمكن ارتداؤه. ويحاول العلماء من الصين الآن الحصول على الطاقة اللازمة لتشغيل هذه الأنظمة مع الاستفادة من حرارة الجسم. وفي مقال يصف النتائج التي توصلوا إليها ونشرها في المجلة العلمية Angewandte Chemie، يشرح العلماء كيف نجحوا في تطوير خلية تسخين مرنة وقابلة للارتداء تعتمد على اثنين من الإلكتروليتات المختلفة في شكل هلام.
يتسبب نشاط العضلات وكذلك عملية التمثيل الغذائي لدينا في إنتاج الجسم لحرارة ثابتة، ينبعث جزء منها عبر الجلد إلى البيئة الخارجية. بسبب الفجوة الصغيرة نسبيًا بين درجة حرارة الجلد (حوالي 32 درجة مئوية) ودرجة الحرارة المحيطة، ليس من السهل الاستفادة من حرارة الجسم المنبعثة. أنظمة إنتاج الحرارة السابقة، على سبيل المثال تلك التي تعتمد على مواد أشباه الموصلات، تطلق القليل جدًا من الطاقة، وبالإضافة إلى ذلك فهي باهظة الثمن وغير مناسبة للدمج في الأجهزة القابلة للارتداء. تمثل أنظمة إنتاج الحرارة المعتمدة على محاليل الإلكتروليتات تحديًا كبيرًا من حيث دمجها في الأجهزة القابلة للارتداء الموجودة. لقد وجد علماء من الصين الحل لهذه المشكلة: استخدام أنظمة توليد الحرارة القائمة على الإلكتروليتات في شكل هلام.
يستفيد الباحثون من استخدام نتيجة الجلفانية الحرارية: إذا تم الاحتفاظ بقطبين كهربائيين متصلين بمحلول إلكتروليتي - أو هلام إلكتروليتي - في درجات حرارة مختلفة، ستتشكل فجوة محتملة بينهما. يمكن للأيونات التي تشكل زوج الأكسدة والاختزال (الأشكال التي تشارك في تفاعل الأكسدة والاختزال) في المنحل بالكهرباء أن تقفز بسرعة بين حالتي شحن مختلفتين، أي - استقبال أو إطلاق الإلكترونات في الأقطاب الكهربائية عند درجات حرارة مختلفة. ومن أجل الاستفادة من هذه الظاهرة لتوليد تيار كهربائي، قام الباحثون بدمج نوعين من الخلايا التي تتضمن زوجين مختلفين من الأكسدة والاختزال. تتكون كل خلية من صفائح معدنية صغيرة تعمل كأقطاب كهربائية، مع وجود هلام بالكهرباء بينهما. يحتوي النوع الأول من الخلايا على زوج الأكسدة والاختزال Fe2+/Fe3+، بينما يحتوي النوع الثاني على الزوجين [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-. في هذا التكوين، ينتج أحد الطرفين إمكانات سلبية، بينما ينتج الطرف الآخر إمكانات إيجابية. وكانت الخلايا نفسها متصلة ببعضها البعض في مصفوفة تسلسلية. وفي الخطوة التالية، قام الباحثون بدمج المصفوفة بأكملها في القفاز. عندما يتم تسخين القفاز، يتم الحصول على فرق درجة الحرارة المطلوب بين اللوحة العلوية واللوحة السفلية. تنتج هذه المصفوفة جهدًا كهربائيًا بين الخلايا المجاورة، وبالتالي يتراكم الجهد. النظام قادر على إنتاج تيار كهربائي يكفي لتشغيل جهاز كهربائي أو لشحن البطارية. وفي بيئة تبلغ درجة حرارتها 5 درجات مئوية، حقق النظام جهدًا قدره 0.7 فولت. تحسين النظام قد يسمح بتحسين مستوى الجهد الذي تم الحصول عليه، حتى مع انخفاض الاختلافات في درجات الحرارة.
تعليقات 3
لا.)
لا يوجد شيء يمكن مقارنته بمجمعات الطاقة الشمسية، لأنها غير قابلة للارتداء حاليًا. ولا ينبغي أن يكون استهلاك الملابس القابلة للارتداء كذلك
عالي
أعتقد أنه من المهم بالفعل دمجها في ملابس الثلج، سواء للإضاءة أو لتحديد مواقع حالات الطوارئ.
باختصار، ليس هناك ما يمكن الحديث عنه عن إسرائيل هنا في الصيف، بل إن درجة الحرارة تتجاوز في بعض الأحيان 38.
على أية حال، تبدو هذه دراسة نظرية لطيفة وليس أكثر. ومن الواضح أن المشكلة التي يحاول البحث حلها هي مشكلة مؤقتة وسيتم حلها مع تطور البطاريات. على أية حال، لا يبدو أن لديها حتى فرصة نظرية لتجاوز كفاءة أبسط مجمعات الطاقة الشمسية. إذا كان هناك أي شيء يبدو مثيرًا للاهتمام هو إنتاج الكهرباء بجهد منخفض من مصادر الحرارة الضعيفة.
يمكن استخدام المكونات الحرارية لتوليد الجهد الكهربائي عن طريق اختلاف درجات الحرارة بين الجانبين (تأثير سيبك).
لنفترض أن درجة حرارة الجلد في منطقة معينة هي 32 درجة مئوية ودرجة الحرارة المحيطة 12 درجة.
عند اختلاف 20 درجة، من الممكن إنتاج جهد 0.97 فولت بتيار 225 مللي أمبير.
(مع زيادة الفرق في درجات الحرارة، يزداد أيضًا الجهد والتيار).
لا يمكن استخدام هذه الطريقة إلا في المناطق الباردة حيث من الممكن خلق اختلاف في درجة الحرارة بين الجسم والبيئة.