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當人體成為一座發電站

Yagi Studio Getty Images

瑞士一家初創企業開發出一項將人體熱量轉化為電能的技術。在未來,我們有可能每天通過自身熱量免費發電為電器充電嗎?

此内容发布于 2021年04月26日 - 11:10

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讓我們暫且忘卻一下太陽能、風能、生物能或者水力發電:如果將來可再生能源有可能是人類本身呢?眾所周知,我們的身體產生熱量,尤其是在發燒臥床或者從事體力勞動過後,我們都會意識到這一點。另一方面,保持恆溫的能力也使我們與爬行動物和其他冷血動物區分開來。

“每天一名成人平均釋放出3千瓦時的能量,這個能量足以讓一台液晶電視運行30小時。”

Franco Membrini,Mithras公司

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鮮為人知的是人體熱量可被加以採集並能轉化為電力,該想法並非標新立異,而只是在近幾年,研究著眼點在可實際應用、市場廣大的高科技設備,例如,智能手錶、健身手環等可穿戴技術(wearable technology)領域與醫學領域等。

想在這一先鋒市場分得一匙羹的,就有2018年創建的蘇黎世聯邦理工學院(ETHZ)的一家旗下公司。 “我一直都夢想幹一番極具潛力的事業,而且技術領域令我癡迷不已,”Mithras科技公司創始人與常務董事Franco Membrini向瑞士資訊swissinfo.ch肯定地表示。儘管擁有歷史學碩士學位,但他卻對利用人體熱量發電的可能性充滿好奇,從一開始就認為“這一分散性電能的發電形式具有巨大潛力”。

人體產生的熱量佔世界能源的10%

人體產生的大部分熱量都分散到周圍環境中,正是這種“浪費”令總部設在格勞賓登州(Graubünden)庫爾(Chur)的這家初創公司意欲對其進行回收。採用一種利用皮膚表面溫度(約為32攝氏度)與周圍環境之間溫差(賽貝克效應,Seebeck effect)來發電的熱電發電機(TEG),就可以將這一想法付諸實踐。下面的視頻闡述了它的運作原理。

外部内容

“重點在於人體表面溫度與周圍環境存在溫差:溫差越大,產生的能量也就越多,無論在北極地區或者沙漠地區都可進行,”Franco Membrini向我們解釋說,“一攝氏度的溫差就足以發電。”

獲取人體所有的熱量並將其100%轉化為電力是不可能的,這位29歲的創業者強調,“然而,熱電發電機卻充滿前景,且潛力巨大。”根據Mithras科技公司的計算,全球70多億居民產生的熱量很可能會提供全球能源消費總量10%的能源。

從手搖式發報機到發電鞋

該想法並無標新立異之處,早在20世紀初,研究人員與工程師們就嘗試將人體熱量作為可再生能源資源,Franco Membrini提醒說,上世紀40年代的手搖式無線電發報機就是其中一例,然而,電池行業的發展卻將人體熱量發電體系推到次要地位。

如今,歸功於近期材料科學以及低頻可穿戴設備領域技術的突飛猛進,利用人體能量發電又重新成為眾人矚目的焦點,“我所在的Mithras科技公司從現有技術入手,並對其做了優化。” Membrini表示。

長久以來賽貝克效應就為人所知,聯邦材料測試與開發研究所(Empa)仿生膜與紡織學實驗室主任René Rossi向瑞士資訊SWI swissinfo.ch解釋說,“到目前為止,我們需要攻克的技術難題是如何有效將人體熱量發電落到實處,如果現在能把發電量從毫瓦(千分之一瓦)提升到十分之一瓦,從商用角度來說,這一項目就開始變得有趣多了。”

他接著表示,當前的研究朝幾個不同的方向發展,“例如,我們正在研究利用太陽能產生熱量的智能紡織品,其他組的研究人員則嘗試將人體足部機械能發電裝置合成到鞋底,對人體行走時產生的機械能加以回收,並將其轉化為電能。”

睡眠過程中也會充電

Mithras科技公司正致力於兩個項目:戴在腕上的熱電發電手環可以為移動電器充電,其解決方式是將熱電發電機直接植入電器並且與電池相連,產生電能的唯一先決條件是電器必須與身體接觸,Franco Membrini強調:“無論人們是在喝咖啡、鍛鍊身體還是睡覺時,電池均可自行充電。”

這家瑞士企業目前有6名工作人員,鑑於低耗能量,他們首先集中開發將人體熱量用於醫療設備上,“我們希望將技術整合到胰島素泵、助聽器或者監控體溫和身體重要機能的生物傳感器上,從而讓這些醫療器械利用人體熱量產生的電能自給自足。”Membrini指出。通過這種方式,可以避免電池電力不足以及外科手術更換電池時產生並發症,以擺脫電池續航問題的困擾。

另一利用人體熱量發電比較可行的是手機,儘管這目前不是Mithras科技公司優先考慮的事情,“就我們的研究來說,智能手機消費的能源太多,我們也許最多會考慮延長其電池的使用時間,”Membrini透露。

外部内容

在上屆Swisstech 線上創投大賽(Swisstech Pitchinar)--瞄準中國市場的瑞士各家初創企業的競賽中,Mithras科技公司成為大賽贏家,該公司預計在今年年底前,上市其首款產品--監控人體重要機能的生物傳感器。

“我們與幾家活躍在醫療科技領域的國際大企業進行了聯繫,”Membrini表示,“該設備將是同類產品中首款完全依靠人體熱量運行的產品。”

(譯自意大利語:薛偉中)

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