مولد كهربائي قابل للارتداء

المولد القابل للارتداء هو قطعة ملابس تحتوي على شكل من أشكال نظام توليد الكهرباء المدمج. يشمل المفهوم مجموعة متنوعة من أنظمة التوليد المصممة لتوفير كميات صغيرة من الطاقة للحفاظ على الأجهزة الإلكترونية المحمولة في حالة شحن جيدة من خلال الحركات الطبيعية للجسم.

ملخص

توجد العديد من المشاريع الرائعة المتعلقة بالتكنولوجيا القابلة للارتداء أو توليد الطاقة من خلالها. على سبيل المثال، يتمثل أحد هذه المشاريع في قطعة ملابس قادرة على تحويل حركات مرتديها إلى كهرباء باستخدام مضخات أيونية نانوية . [ 1 ] تعتمد هذه القطعة على تقنية النانو ، ولديها القدرة على توليد الكهرباء لأغراض بناء كتلة العضلات وتحسين التناسق الحركي . [ 2 ] يمكن لعمال الطوارئ، مثل رجال الإطفاء والمسعفين، استخدام أجهزة استشعار مزروعة في الصدر لإنشاء مخططات طوابق للمباني غير المألوفة، مما يُمكّن المبتدئ من أداء عمله بكفاءة المخضرم. [ 3 ] مع انخفاض أسعار الكاميرات وتصغير حجمها، قد تُستخدم المولدات القابلة للارتداء أيضًا كوسيلة سريعة لإعادة شحن بطاريات هذه الأجهزة. يُساهم العبء البيئي الناتج عن التخلص من البطاريات المستعملة في زيادة النفايات الإلكترونية ، وهو أمر قد تُقلله المولدات القابلة للارتداء بشكل كبير. [ 4 ] من الناحية النظرية، يُمكن تسخير طاقة كافية من حرارة جسم الإنسان لتشغيل هاتف ذكي أو جهاز لوحي . [ 5 ]

مصادر الطاقة

الطاقة الكهروحرارية

قد تحوّل المولدات الكهروحرارية حرارة الجسم إلى طاقة كهربائية. يُعدّ هذا المصدر الأكثر موثوقية واستقرارًا للطاقة عند تصميم المولدات القابلة للارتداء، إذ أن درجة حرارة جسم الإنسان ثابتة، مما يُنتج مصدرًا ثابتًا للطاقة، فضلًا عن قدرة المولدات الكهروحرارية على التقاط الطاقة باستمرار بغض النظر عن حالة الإنسان أو وضعه. [ 6 ]

تتميز مولدات الطاقة الكهروحرارية التقليدية بصلابتها وهشاشتها، مما يجعلها غير مناسبة لأجزاء الجسم البشري المعقدة. إلا أن دراسة حديثة تناولت هذا التحدي واكتشفت طريقة لتعديل مولدات الطاقة الكهروحرارية لتتلاءم مع جسم الإنسان، مما يجعلها أكثر راحة عند ارتدائها. وقد نتج عن هذا البحث أول نظام مولدات طاقة كهروحرارية ذاتي الإصلاح وقابل لإعادة التدوير، يتميز بمرونة محسّنة وأداء كهروحراري فائق. [ 7 ] تُنتج هذه التقنية جهدًا قياسيًا عاليًا في حالة الدائرة المفتوحة، وتتيح للمستخدمين تخصيص الجهاز وفقًا لظروف حرارية وميكانيكية محددة. ويستخدم النظام رقائق كهروحرارية معيارية عالية الأداء، وبوليمر بولي إيمين متصلب حراريًا بروابط تساهمية ديناميكية، ومعدن سائل قابل للتدفق. إضافةً إلى ذلك، ولتحسين الأداء الكهروحراري تحت أشعة الشمس، تُطبّق طبقة من مادة فائقة انتقائية للطول الموجي على الجانب البارد من مولد الطاقة الكهروحرارية، وهو أمر بالغ الأهمية لحصاد الطاقة أثناء الأنشطة الخارجية. [ 7 ]

الطاقة الكيميائية

تُعدّ الطاقة الكيميائية في جسم الإنسان مصدرًا للطاقة لخلايا الوقود الحيوي، التي تستخدم الميكروبات لتحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. مع ذلك، فإن كثافة الطاقة الناتجة عنها غير كافية لتوفير الطاقة اللازمة لتشغيل جهاز كهربائي. ونتيجةً لذلك، تم دمج نظام طاقة هجين لتوفير مصدر طاقة مستقر. [ 6 ]

الطاقة الميكانيكية

تُسهّل أجهزة حصاد الطاقة الكهروإجهادية والكهروإجهادية والكهرومغناطيسية جمع الطاقة الميكانيكية من حركات الإنسان والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى طاقة كهربائية. [ 6 ]

مراجع

  1. "معلومات عن بدلة سبارك" . سيريس ويلز . تم الاسترجاع في 10 يناير 2011 .
  2. "معلومات عن بدلة سبارك (المرجع الثاني)" . ديزينو-آرت . تم الاسترجاع في 10 يناير 2011 .
  3. " معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يخترق ليزر كينكت لإنشاء مولد خرائط قابل للارتداء لرجال الإطفاء " . تيك كرانش. 25 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 مايو 2013 .
  4. " مولدات قابلة للارتداء لتشغيل بطاريات أجهزتك " . جيزمو واتش . تم الاطلاع عليه بتاريخ 31-05-2013 .
  5. " نسيج قابل للارتداء قد يُشغّل جهاز iPhone الخاص بك " . أخبار التصميم . تم الاسترجاع في 31 مايو 2013 .
  6. 1 2 3 شو، تشين؛ سونغ، يو؛ هان، مينغدي؛ تشانغ، هايكسيا (17 مارس 2021). "أنظمة محمولة وقابلة للارتداء ذاتية التزويد بالطاقة تعتمد على تقنية حصاد الطاقة الناشئة" . هندسة الأنظمة الدقيقة والنانوية . 7 (1): 25. Bibcode : 2021MicNa...7...25X . doi : 10.1038/s41378-021-00248-z . ISSN 2055-7434 . PMC 8433392. PMID 34567739 .   
  7. 1 2 رن، وي؛ صن، يان؛ تشاو، دونغليانغ؛ ايلي، ابليميت؛ تشانغ، شون. شي، تشوانقيان؛ تشانغ، جيالون. قنغ، هوييوان؛ تشانغ، جي. تشانغ، ليكسيا. شياو، جيان ليانغ؛ يانغ ، رونغوي (2021-02-12). "مولد كهربائي حراري عالي الأداء يمكن ارتداؤه مع إمكانات الشفاء الذاتي وإعادة التدوير وإعادة التشكيل الشبيهة بـ Lego" . تقدم العلوم . 7 (7). بيب كود : 2021SciA....7..586R . دوى : 10.1126/sciadv.abe0586 . ردمك 2375-2548 . بمك 7875524 . بميد 33568483 .