ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Az Bulutlu

Biyoyakıt Hücresi: Giyilebilir Cihaz Parmağın Dokunuşunu Güç Kaynağına Dönüştürüyor

13.07.2021
56
Biyoyakıt Hücresi: Giyilebilir Cihaz Parmağın Dokunuşunu Güç Kaynağına Dönüştürüyor

Cihaz parmak ucuna takılabilir ve bir kişinin parmağı terlediğinde veya üzerine bastığında az miktarda elektrik üretir. Kredi: UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu

Yeni bir giyilebilir cihaz, bir parmağın dokunuşunu küçük elektronikler ve sensörler için bir güç kaynağına dönüştürüyor. California San Diego Üniversitesi’ndeki mühendisler, parmak ucuna takılabilen ve bir kişinin parmağı terlediğinde veya üzerine bastığında az miktarda elektrik üreten ince, esnek bir şerit geliştirdi.

Bu terle çalışan cihazın özelliği, kullanıcı uyurken veya hareketsiz otururken bile güç üretmesidir. Bu, giyilebilir cihazlar alanı için potansiyel olarak büyük bir mesele çünkü araştırmacılar, bir kişi hareket etmiyorken bile insan terinden alınabilecek enerjinin nasıl kullanılacağını anladılar.

Bir nano-mühendislik doktorası olan ilk yazar Lu Yin, bu tür bir cihazın türünün ilk örneği olduğunu söyledi. UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu’nda öğrenci. “Diğer terle çalışan giyilebilir cihazların aksine, bu, kullanışlı olması için herhangi bir egzersiz veya kullanıcıdan fiziksel bir girdi gerektirmez. Bu çalışma, giyilebilir cihazları sıradan insanlar için daha pratik, kullanışlı ve erişilebilir hale getirmek için ileriye doğru atılmış bir adım.”

Yeni giyilebilir enerji toplayıcı, bugün (13 Temmuz 2021) ‘de yayınlanan bir makalede açıklanmıştır. Joule.


Yeni bir giyilebilir cihaz, bir parmağın dokunuşunu küçük elektronikler ve sensörler için bir güç kaynağına dönüştürüyor. Bir parmak ucuna takılabilir ve bir kişinin parmağı terlediğinde veya üzerine bastığında az miktarda elektrik üretebilir. Bu terle çalışan cihazın özelliği, kullanıcı uyurken veya hareketsiz otururken bile güç üretmesidir. Kredi: UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu

Cihaz ayrıca hafif parmak basışlarından ekstra güç üretir; böylece yazı yazmak, mesaj yazmak, piyano çalmak veya Mors alfabesine dokunmak gibi aktiviteler de enerji kaynağı haline gelebilir.

UC San Diego’da nanomühendislik profesörü Joseph Wang, “Bunun, bir kişinin işteyken, evde, TV izlerken veya yemek yerken normalde yapacağı şeyler olan dokunma içeren herhangi bir günlük aktivitede kullanılabileceğini düşünüyoruz” dedi. Jacobs Mühendislik Okulu ve çalışmanın kıdemli yazarı. “Amaç, bu giyilebilir ürünün sizin için doğal olarak işe yaraması ve bunun hakkında düşünmenize bile gerek kalmamasıdır.”

Cihaz, gücünün çoğunu, 24 saatlik terleme fabrikaları olan parmak uçlarının ürettiği terden alır. Parmak uçlarının vücuttaki en terli noktalardan biri olduğu az bilinen bir gerçektir; her biri binden fazla ter beziyle doludur ve vücudun diğer bölgelerinin çoğundan 100 ila 1000 kat daha fazla ter üretebilir.

Yin, “Vücudun diğer kısımlarında daha terli hissetmemizin nedeni, bu bölgelerin iyi havalandırılmamasıdır” dedi. “Aksine, parmak uçları her zaman havaya maruz kalır, bu nedenle ter dışarı çıkarken buharlaşır. Bu yüzden buharlaşmasına izin vermek yerine bu teri toplamak için cihazımızı kullanıyoruz ve bu önemli miktarda enerji üretebiliyor.”

Ancak sadece terle çalışan herhangi bir cihaz parmak ucunda çalışamaz. Yin, bu kadar küçük bir alandan ter toplamak ve onu faydalı hale getirmek için bazı yenilikçi malzeme mühendisliği gerektiğini açıkladı. Araştırmacılar, insan terindeki kimyasalları elektrik enerjisine dönüştürmede süper emici ve verimli olması için cihazın farklı parçalarını inşa etmek zorunda kaldılar.

Yin, bu projede UC San Diego nanomühendislik Ph.D. ile çalıştı. Araştırmanın diğer ilk yazarları olan öğrenciler Jong-Min Moon ve Juliane Sempionatto, aynı zamanda UC San Diego’daki Giyilebilir Sensörler Merkezi’nin yöneticisi olan Wang tarafından yönetilen bir ekibin parçası olarak. Wang ve ekibi, 8 yıl önce terle çalışan giyilebilir cihazların öncülüğünü yaptı. O zamandan beri, kullanıcıların kendileri ve çevreleri gibi sürdürülebilir kaynakları kullanarak giyilebilir cihazları güçlendirmenin yeni ve daha iyi yollarını yaratmak için teknolojiyi geliştiriyorlar.

Bu en son enerji toplama teknolojisi, her zaman, her yerde bir güç kaynağı olarak hizmet edebilmesi açısından özellikle benzersizdir. Örneğin, yalnızca güneş ışığı altında çalışan güneş pilleri veya yalnızca cihaz ile ortam arasında büyük bir sıcaklık farkı olduğunda çalışan termoelektrik jeneratörler ile aynı sınırlamalara sahip değildir.

Nasıl çalışır

Cihaz, yara bandı gibi parmak ucunun etrafına sarılabilen ince, esnek bir şerittir. Bir karbon köpük elektrot dolgusu teri emer ve onu elektrik enerjisine dönüştürür. Elektrotlar, elektrik üretmek için terdeki laktat ve oksijen molekülleri arasındaki kimyasal reaksiyonları tetikleyen enzimlerle donatılmıştır. Elektrotların altında, basıldığında ek elektrik enerjisi üreten piezoelektrik malzemeden yapılmış bir çip var.

Kullanıcı terlediğinde veya şeride bastığında, elektrik enerjisi küçük bir kapasitörde depolanır ve gerektiğinde diğer cihazlara boşaltılır.

Araştırmacılar, sedanter aktiviteler yaparken cihazı bir parmak ucuna takan bir deneğe sahipti. 10 saatlik uykudan, cihaz neredeyse 400 milijoule enerji topladı – bu, bir elektronik kol saatini 24 saat çalıştırmak için yeterlidir. Bir saatlik sıradan yazı yazma ve fare tıklamasıyla cihaz neredeyse 30 milijoule topladı.

Ve bu sadece bir parmak ucundan. Araştırmacılar, parmak uçlarının geri kalanındaki çemberleme cihazlarının 10 kat daha fazla enerji üreteceğini söyledi.

“Nerede olursanız olun veya ne yapıyor olursanız olun, doğal olarak dışarı akan parmak ucundaki teri kullanarak, bu teknoloji, kullanıcıdan hiçbir çaba harcamadan net bir enerji kazanımı sağlar. Bu, yatırımda maksimum enerji getirisi dediğimiz şeydir” dedi.

Yin, “Bunu egzersiz yaparken enerji toplayan bir cihazla karşılaştırın” diye açıkladı. “Koşarken, sadece cihazın milijoule enerji üretmesi için yüzlerce jul enerji yatırıyorsunuz. Bu durumda, yatırımınızın enerji getirisi çok düşüktür. Ama bu cihazla getirisi çok yüksek. Uyurken hiç iş yapmıyorsun. Tek bir parmakla bile bastığınızda, yalnızca yarım milijoule kadar yatırım yapıyorsunuz.”

Diğer deneylerde, araştırmacılar, enerji toplayıcılarını, sensör verilerinin sayısal bir okumasını gösteren, küçük bir düşük güçlü ekrana bağlı kimyasal bir sensörden oluşan bir elektronik sisteme bağladılar. Enerji hasat makinesine her 10 saniyede bir 10 kez basmak ya da sadece iki dakika boyunca parmak ucunuza takmak hem sensöre hem de ekrana güç sağlamak için yeterliydi. Bir deneyde, araştırmacılar cihazlarını laboratuvarda geliştirdikleri bir C vitamini sensörüne bağladılar. Bir denek C vitamini hapı aldı ve ardından C vitamini seviyelerini okumak için parmakla çalışan sistemi kullandılar. Başka bir deneyde, araştırmacılar, sistemlerinin bir tuzlu su çözeltisinin sodyum iyonu seviyesini okumak için laboratuarda yapılmış bir sodyum sensörü ile de kullanılabileceğini gösterdi.

Yin, “Amacımız bunu pratik bir cihaz haline getirmek” dedi. “Bunun sadece az miktarda enerji üretebilen başka bir harika şey olmadığını göstermek istiyoruz ve o kadar – aslında enerjiyi sensörler ve ekranlar gibi faydalı elektroniklere güç sağlamak için kullanabiliriz.”

Bu amaçla ekip, daha verimli ve dayanıklı olması için cihazda daha fazla iyileştirme yapıyor. Gelecekteki çalışmalar, yeni nesil kendi kendine çalışan giyilebilir sistemler oluşturmak için onu diğer enerji toplayıcı türleri ile birleştirmeyi içerecektir.

Referans: Muyang Lin, Mengzhu Cao, Alexander Trifonov, Fangyu Zhang, Zhiyuan Lou, Jae-Min Jeong, Sang-Jin Lee ve Sheng Xu, “A Pasif Terleme Biyoyakıt Hücresi: Yatırımda Yüksek Enerji Getirisi”, 13 Temmuz 2021, Joule.
DOI: 10.1016 / j.joule.2021.06.004

Bu çalışma, UC San Diego Jacobs Mühendislik Okulu’ndaki Giyilebilir Sensörler Merkezi tarafından desteklendi.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.