Flexibilní nanogenerátor využívá pohyb svalů – napájení mobilních zařízení budoucnosti?

NGFand

Žijeme v digitálním světě, vše je závislé na energii a mnoho lidí se neobejde bez smartphonu, tabletu, inteligentních hodinek či dalších podobných vychytávek moderní doby. Všechny tyto zařízení mají však jeden veliký, společný problém, který zatím nebyl vyřešen. Tímto problémem je baterie. Baterie je vždy na každém zařízení to, co výrobcům dělá největší vrásky na čele. Vždy je to něco, co výsledné zařízení zatěžuje, díky čemu je větší, těžší a zatím neexistuje nic, čím by se baterie dala nahradit. Alespoň ne tak, aby zařízení mělo nějakou vychytávku, ve které se uchovává energie, přičemž by byla lehká a malá zároveň a baterie by už nebylo třeba.

Baterie ale není problém jen u mobilních zařízení, hodinek či podobné elektroniky. Zamyslete se například nad tím, proč jsou auta na elektřinu tak drahá, a proč je potřeba umístit veliké množství těžkých baterií na to, aby měla dojezd necelých 200 km. Problém se ale netýká jen elektro-automobilů. I normální zážehové či vznětové automobily mají baterii, která má pořád nižší a nižší životnost. To je z velké části způsobeno tím, že výrobci montují do automobilů stále více novějších prvků, což životnost baterie velmi sníží. Neustálým nabíjením a vybíjením je poškozována každá nabíjecí baterie. To vše je způsobeno tím, že baterie jsou nedokonalé a zatím neexistuje technologie, která by je dovedla změnit natolik, aby měly dlouhou životnost, velký vybíjecí proud a zároveň zůstaly malé a lehké. To vše jsou věci, které je zapotřebí zkombinovat, proto nám současný trh nabízí spoustu druhů baterií, od těch starších až po ty novější…

Jedna z baterií, která se dnes v mobilních zařízeních snad už nevyskytuje je Ni-Cd (niklo-kadmiová), nicméně dříve byla velmi často používána a měla ji snad všechna mobilní zařízení. Před cca 20 lety to byly jediné dostupné baterie pro mobilní zařízení, které se daly znovu nabít. Byly velmi efektivní, protože se dali nabít přibližně 1200x, což bylo tenkrát opravdu hodně, nicméně jejich paměťový efekt byl opravdu veliký. Možná jste se kdysi setkali s tím, že vám někdo radil, že baterii telefonu je nejdříve potřeba zcela vybít a pak zcela nabít a vždy jej dávat na nabíječku jen tehdy, pokud je opravdu vybitý. Jakmile jste totiž tento postup u těchto starých baterií porušovali, dovedli jste jim velmi razantně zkrátit životnost.

Další takovou velmi používanou baterií byla Ni-MH (Niklo-metal-hydrid), tyto baterie jsou používány ještě dnes. Najdeme je v telefonech, dá se říci v nižší a možná i v nižším spektru střední třídy. Oproti těm předchozím mají větší kapacitu, ale zachovávají si stejnou hmotnost. To znamená, že mobilní telefon, který byl vybaven touto baterií, vydržel až o třetinu více oproti předchozí generaci. Její nevýhodou však byl menší počet nabíjecích cyklů, ten klesnul téměř na polovinu a doba nabíjení byla skoro 3x delší, ale výdrž hrála v tomto ohledu velkou roli.

Ni-MH baterie byly nahrazeny lepšími Li-Ion (Lithium-iont), které už netrpěly, dá se říci žádným paměťovým efektem. Je tedy možné je nabíjet v téměř jakémkoliv stavu. Nezáleží tedy na tom, zdali je mobilní zařízení zcela vybito, prostě se nabije a je hotovo. Dnes je tímto typem baterií vybaven skoro každý mobilní telefon či tablet střední a vyšší třídy. Jejich hlavní výhodou je, že počet nabíjecích cyklů byl oproti předchozí generaci, navýšen až na 1000. Z tohoto důvodu jsou dnes velmi používány.

Posledním dnes používaným typem baterie je Li-Pol (Lithium-polymer), tyto baterie jsou novější generací Li-Ion. Jejich náplň je gelová, tedy nemůže vytéct a baterie jsou extrémně tenké, lehké a mohou mít jakýkoliv tvar, který výrobce potřebuje. Jejich hlavní nevýhodou je, že počet nabíjecích cyklů je cca 200, nicméně se usilovně pracuje na zlepšení. To ale není úplně jednoduché a může se stát, že vylepšení baterie sice bude, ale ne tak velké, jak požadují výrobci a nositelé elektroniky.

A právě v tomto rozmachu našli vědci ze singapurské univerzity zajímavé řešení. Tímto řešením je flexibilní nano-generátor, který využívá pohyb svalů a tím je schopen, generovat energii potřebnou pro napájení jednoduchých mobilních zařízení. Tento generátor je veliký asi jako náplast. Přiloží se na kůži a rázem je schopen převodu statické elektřiny na elektrickou energii. Údajně je tento malý generátor schopný vyrobit dostatek energie, která by je potřebná pro pohon malého elektrického zařízení.

Při procesu se používá triboelektrický jev. Jde v podstatě o to, že určité typy materiálů mohou být elektricky nabité při kontaktu a třením s jiným materiálem. Například tento generátor ve formě náplasti se nabije při dotyku s lidskou kůží, díky tomu je schopen produkovat energii.

Při testu, který výzkumníci provedli, zjistili, že pouhým poklepáním prstem na tento generátor jsou schopni vytvořit dostatek energie (90V, 0,8mW) na napájení dvanácti  LED diod, produkujících světlo. Pokud provedli podobný test, ve kterém tento generátor přiložili na předloktí, pouhým zatnutím pěsti dovedli vyprodukovat 7,3V.

Pokud půjde vše tak, jak má a tento generátor se uchytí… Je velmi pravděpodobné, že by tímto stylem mohly být nepájeny např. chytré hodinky, které v současnosti bojují s chabou výdrží!

 




Další články

Nové iPhony již nemají podporu technologie 3D Touch

Mnoho uživatelů si na technologii 3D Touch zvykli a jen málo kdo si dokáže svůj život bez ní představit. Když unikli informace o tom, že nové iPhony technologií... [ pokračovat ve čtení ]

Blíží se vydání iOS 13, dostupný bude již za týden

Na letošním Keynote bylo kromě nových iPhonů, hodinek či iPadu odhaleno i datum vydání nového iOS s pořadovým číslem 13. Podle informací Applu by jsme aktualizaci měli stahovat... [ pokračovat ve čtení ]

Apple na včerejším Keynote představil novou generaci Apple Watch

Apple na včerejším Keynote představil již pátou generaci chytrých hodinek Apple Watch. Ta se sice po designové stránce příliš od svého předchůdce neliší, ale pořád je o co... [ pokračovat ve čtení ]

Apple představil zbrusu nový iPhone 11 Pro ve dvou verzích

Rok se s rokem sešel a Apple standardně na svém Keynote představil zbrusu nové verze iPhone, které jsou tento rok označené pořadovým číslem 11, spolu s nimi však... [ pokračovat ve čtení ]

Apple představil zbrusu nový iPhone 11

Rok se s rokem sešel a Apple standardně na svém Keynote představil zbrusu nové verze iPhone, které jsou tento rok označené pořadovým číslem 11.