Рус
КОНТАКТЫ:
ГОРЯЧИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ:

  • Лицензия на строительство
  • Акт готовности объекта к эксплуатации
  • Договор на поставку электроэнергии

Сам себе батарейка: гаджеты без батарей уже на подходе

Последнее обновление: 20.11.2017

часы без батарейкиСпециалисты считают, что дальнейший прогресс в сфере мобильной и бытовой электроники вскоре замедлится из-за серьезной проблемы – отсутствия подходящих аккумуляторов. Батареи для мобильных устройств, которые в последние десять-двадцать лет становились все тоньше и все мощнее, уже почти достигли пределов своего совершенства. Дальнейшие попытки нарастить емкость и мощность аккумулятора без увеличения размеров источника питания могут привести к опасным последствиям. Подтверждение тому – взрывы батарей Samsung Galaxy Note 7, которые даже привели к временному запрету провоза телефонов данной модели на борту авиатранспорта.

 

Альтернативой использованию батарей считается создание устройств, которые могли бы заряжаться от человека. Во время нормальной жизнедеятельности мы «раздаем энергию» направо и налево: движемся и нагреваем окружающую среду теплом собственного тела. Осталось только придумать, как утилизировать эту «дармовую» энергию. Именно этим сейчас и заняты ведущие университеты, научные лаборатории и корпорации по всему миру.

 

Стоит ли овчинка выделки: почему автономное питание – это важно?

 

Хотя большинство потребителей могут и подождать появления телефонов и фитнес-браслетов, которые не нужно будет заряжать, некоторым людям устройства с полностью автономным питанием нужны прямо сейчас. Речь идет о тех, чьи жизни и здоровье полностью зависят от медицинских приборов (например, кардиостимуляторов). Создание вживляемых в тело устройств, которые не нуждаются в дополнительном питании, может по-настоящему изменить жизни многих людей.

 

В перспективе технологии подзарядки электронных устройств от тела человека также могут дать толчок развитию и внедрению мозговых имплантов. Например, компания Neuralink, основанная Илоном Маском, планирует разработать микроскопические чипы размером не более 0,001 мм, которые можно будет вживлять в мозг человека. Установка микрочипа прямо в мозг позволит «общаться» с компьютерами напрямую, без использования периферии и вспомогательных интерфейсов. Футурологи и ученые прогнозируют, что это поможет улучшить интеллект человека и устранять негативные последствия многих заболеваний: инсульта, паралича и деменции. Большинство существующих имплантов не могут проработать более пяти лет без операции по извлечению для замены батареи. С появлением новых технологий мы получим устройства, которые могут работать без подзарядки на протяжении всей жизни человека.

 

Согрей гаджет своим теплом

 

Есть немало способов заставить электронное устройство работать без аккумулятора. Но не все из них удобно использовать на практике. Например, пьезоэлектрический эффект (выделение энергии некоторыми материалами при упругой деформации под воздействием внешней силы) или кинетическая энергия движения. Из-за их непрактичности большинство ученых, занимающихся созданием альтернативных источников энергии для автономной электроники, склоняются к использованию тепла человеческого тела. Разработки в этой отрасли ведутся уже не одно десятилетие.

 

Использование тепла для подзарядки гаджетов возможно благодаря термоэлектрическому эффекту, также известному, как эффект Зеебека: если температура двух элементов замкнутой электрической цепи отличается, то между ними возникает ЭДС. Такие цепи называют термопарами. Поскольку температура человеческого тела практически всегда отличается от температуры окружающей среды, то каждый из нас является «ходячей батарейкой» и потенциальным источником питания для мобильных телефонов и прочих гаджетов.

 

Последние модели устройств, вырабатывающих ток от тепла тела, выглядят, как миниатюрные металлические пластинки. Их можно вшить в одежду или встроить в наручный браслет, чтобы обеспечить плотный контакт термопары с кожей. Исследователи даже определили, где именно нужно устанавливать подобные устройства, чтобы получить максимальный ток от тепла человека: на руке между локтем и плечом.

 

Основное преимущество данного метода – это возможность использовать «дармовое» тепло и обеспечивать устройства электроэнергией без каких-либо усилий со стороны человека. Но есть и весомое ограничение: величина возникающей термо-ЭДС напрямую зависит от разности температур, а сам ток очень слабый. Чтобы повысить эффективность системы, необходимо увеличивать размеры устройства и площадь его контактов. Но чем больше и массивнее «зарядка», тем хуже ее перспективы в сегменте мобильной электроники и автономных гаджетов.

 

Надо меньше «кушать»

 

Другие исследователи работают над повышением энергоэффективности электроники. Ведь чем меньше устройство потребляет электроэнергии, тем дольше оно может проработать, питаясь от существующих батарей. Но остается актуальной проблема саморазряда аккумуляторов: если батарею не использовать, напряжение в ней все равно постепенно падает из-за «утечки» энергии. Над тем, чтобы побороть это свойство и свести к минимуму эффект саморазряда, работают многие лаборатории.

 

Энергоэффективные микропроцессоры и датчики, потребляющие минимум энергии, остро нужны медицине. Ряд университетов и корпораций уже имеют рабочие прототипы гаджетов, которые могут отслеживать основные параметры жизнедеятельности человека и анализировать поступающую от датчиков информацию или передавать ее на стационарный компьютер. Например, уже существуют суперкомпактные не нуждающиеся в подзарядке устройства в виде браслетов или нагрудных модулей, которые могут мониторить пульс, частоту дыхания, температуру тела и другие параметры, необходимые для отслеживания двигательной активности человека. Ожидается, что в ближайшем будущем подобные устройства, получающие энергию от тепла тела, выйдут из разряда прототипов и появятся в свободной продаже.

 

Энергия от трения

 

Не менее перспективным в данном вопросе является трибоэлектрический эффект. Помните, как на уроках физики натирали эбонитовую палочку шерстяной тряпочкой? Статическое электричество, получаемое трением, тоже можно использовать для питания разнообразных гаджетов и мобильных устройств. Ученые уже научились генерировать электроэнергию в количестве, достаточном для питания небольших светодиодов, от легкого хлопка ладонью по специальному полимерному материалу.

 

Трибоэлектрический эффект можно наблюдать, используя различные пары материалов. Кроме стандартной пары «эбонит-шерсть», используют бумагу, шелковую ткань, древесину, органику и металлы. Но сильнее всего данный эффект выражен у некоторых полимерных материалов, разработанных специально для получения электричества трением. Опытные образцы подобных генераторов дают больше электроэнергии, чем термопары, работающие от тепла тела.

 

Гибкость тонких полимерных пластинок и нитей, обладающих ярко выраженным трибоэлектрическим эффектом, – это дополнительный плюс. Их можно прикрепить к коже, пришить к ткани или вплести непосредственно в тканый материал. Поэтому получение энергии трением считается одним из наиболее перспективных направлений в создании нательных датчиков и мобильных устройств.

 

Когда же, ну когда?

 

Появление на рынке автономных устройств, для работы которых не требуются батареи, – это дело ближайшего будущего. Некоторые производители считают, что смогут выпустить такие гаджеты не позднее, чем через три года. В частности, на осень планируется выход часов Matrix Watch, которые работают от тепла тела. Правда, прототипы данного устройства, представленные прессе в прошлом году, работали не лучшим образом. Но производитель уверяет, что все проблемы давно решены, и до запуска гаджета в серию осталось совсем чуть-чуть.

 

Так что не спешите пока выбрасывать зарядные устройства и кабели. Но и не удивляйтесь, если вокруг вас скоро появятся люди, которые пользуются устройствами, работающими без аккумуляторов.

Ранее ТУ Эксперт писал, куда пойти учиться. Также читайте о формировании тарифов на электроэнергию в 2017