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手指發電器!ok繃大小,蒐集打字產生的「指尖能量」就能發電

指尖流的汗,也能用來發電。 (來源:Dreamstime)
撰文者:邱韞蓁 編譯
商周頭條 2021.07.22
摘要

1. 加州大學聖地牙哥分校的研發團隊研發出「手指發電器」。為了增加充電的實用性與方便性,配戴者就算靜止不動,指尖也會分泌汗水,裝置就將其轉化成電能。

2. 目前最新實驗發現,受試者戴著它睡了10個小時後,能產生大約400毫焦耳(mJ)的能量,足以讓電子手錶運作24小時。此外,打字、發送貼文、彈鋼琴時,指尖只要輕輕按壓,同樣也能產生電能。

3. 研發團隊表示,因為不需仰賴激烈運動,或是極大的陽光、溫差變化,因此配戴者只要投入極小能量,就能產生極大的能源投資報酬率。

科技時代來臨,幾乎人人身上都帶有電子設備,包括智慧型手機、手錶、平板等,也因此,電力成為生活中不可或缺的一環。

面對日益增加的電力使用需求,加州大學聖地牙哥分校的開發人員近期研發出一款「手指發電器」,收集人類指尖分泌出的汗水,轉化為電力。最特別的是,不管配戴者是站著發呆、還是躺著睡覺,只要手指戴著這款裝置,它就能蒐集電力!

指尖「全年無休」在出汗,發電簡單好上手

研發人員是在國際著名科學期刊《焦耳》(Joule)上發表此篇論文,而共同第一作者陸寅(音譯,Lu Yin)則是該校的奈米工程博士生。他並分享這項發明的目標:要讓可穿戴裝置變得更實用、方便、容易取得。

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科學網站The Science Times引用學術期刊《能源與環境科學》(Energy and Environmental Science)描述,大多可穿戴裝置,需仰賴配戴者進行激烈運動,或是有極大的陽光、溫度變化等外在因素,才有辦法產生能量。陸寅補充:「這次的發明可說是首創,因為穿戴者根本不需要移動,不受時間、地點束縛!」

那為何選擇使用指尖發電呢?原來,研發團隊發現,其實指尖可說是24小時營運、全年無休的「汗水工廠」。這是人體最容易出汗的部位之一,每個指尖都擠滿了超過1000個汗腺,可以分泌比其他部位還多100至1000倍的汗水!

共同第一作者陸寅解釋:「由於其他部位通風不良,才讓我們感覺這些地方流了更多汗。但,指尖卻總是暴露在空氣之中,因此汗一出,就蒸發掉了。」而這次,他們「把握」住指尖的汗水,蒐集、將其轉化成能量,連配戴者睡覺、發呆的時間都不放過。

此外,研發團隊也指出,指尖輕輕按壓同樣能產生電能。因此,不需任何外力影響,打字、發送貼文、彈鋼琴,甚至敲打摩斯密碼,都能發電!

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像OK繃一樣小,潛力卻很可觀

「手指充電器」如何運作呢?事實上,這款發電裝置長的就像OK繃,可以直接包覆指尖,細小而靈活。它由生物燃料電池(biofuel cells)組成,再裝入小型軟墊之中,可黏在指尖上。裝有酶(enzyme)的電極吸收汗水之後,會進行化學反應,分解汗水當中的乳酸(lactate),因此產生電能。

加州大學聖地牙哥分校穿戴感應器中心(Center for Wearable Sensors)的主任Joseph Wang也是研究團隊的一員。他表示,除了簡單好上手的優點之外,這個技術還展現了最大的能源投資報酬率(Energy Return on Investment, EROI)。「跑步、騎腳踏車時,會投入數百焦耳(J)的能量,只為了讓裝置產生幾豪焦耳(mJ)的電能。也就是說,能源投資報酬非常低;相較之下,這款手指裝置根本不需花上任何力氣。就算是指尖輕輕按壓,也只需投入一半(50%)豪焦耳的能量。」陸寅如是補充。

目前最新實驗發現,受試者戴著它睡了10個小時後,能產生大約400毫焦耳(mJ)的能量,足以讓電子手錶運作24小時。而這僅僅是一個指尖的力量,若10根手指頭全都用上,就能產生10倍以上的能量。此外,受試者在1小時內,若以正常速度打字、按壓滑鼠,手指發電器也可以產生約30毫焦耳的能量。

陸寅表示,他們的目標是要讓這款發電裝置發揚光大,造福所有人。他說:「這不僅僅是一個很酷、但只能用來產生微小電能的發明。我們要用它來驅動更大型的感應器、顯示看板,或更先進的手機、電腦等電子裝置。」目前,團隊發現,每10秒按壓手指發電器10次,或是戴著2分鐘,就能讓低功耗的屏幕正常運作。

為了達到這個目標,該團隊也正朝向高效率、持久耐用的方向前進,將來也計畫結合其他能量擷取器(能量收集器,energy harvester),創造發電動能更高的可穿戴式裝置。(🍀延伸閱讀:商周ESG與永續者同行

參考來源:JouleThe Science TimesNew ScientistUC San Diego News Center

核稿編輯:林易萱

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