Los científicos de China han desarrollado un dispositivo pequeño y flexible que puede convertir el calor emitido por la piel humana en energía eléctrica. En su investigación, presentada el 29 de abril en la revista Informes de células sobre ciencias físicas , el equipo demostró que el dispositivo podría encender una luz LED en tiempo real cuando se usa en una pulsera. Los hallazgos sugieren que la temperatura corporal algún día podría alimentar dispositivos electrónicos portátiles como los rastreadores de ejercicios.
El dispositivo es un generador termoeléctrico TEG que usa gradientes de temperatura para generar energía. En este diseño, los investigadores usan la diferencia entre la temperatura corporal más cálida y el ambiente relativamente más frío para generar energía.
"Este es un campo con un gran potencial", dice el autor correspondiente Qian Zhang del Instituto de Tecnología de Harbin, Shenzhen. "Los TEG pueden recuperar la energía que se pierde como calor residual y, por lo tanto, mejorar la tasa de utilización de la energía".
A diferencia de los generadores tradicionales que utilizan la energía del movimiento para producir energía, los generadores termoeléctricos no tienen partes móviles, lo que los hace esencialmente libres de mantenimiento. Estos generadores se instalan en máquinas ubicadas en áreas remotas y a bordo de sondas espaciales para suministrar energía.
Zhang y sus colegas han estado trabajando en el diseño de generadores termoeléctricos durante años. Con los dispositivos portátiles cada vez más populares en los últimos años, el equipo quería explorar si estos generadores confiables podrían reemplazar la batería tradicional en estos dispositivos, incluidos los rastreadores de actividad física, relojes inteligentes,y biosensores.
"No subestime las diferencias de temperatura entre nuestro cuerpo y el medio ambiente; es pequeño, pero nuestro experimento muestra que aún puede generar energía", dice ella.
Los TEG convencionales suelen ser rígidos y solo pueden soportar menos de 200 casos de flexión. Aunque los tipos flexibles pueden cumplir con el requisito de flexión, su rendimiento tiende a ser inadecuado. Para superar esta limitación y hacer que el dispositivo sea más adaptable a los wearables, los investigadores adjuntaronlos componentes eléctricos del núcleo a un material de poliuretano estirable y más adhesivo. Las pruebas mostraron que el dispositivo sobrevivió al menos 10,000 casos de flexión repetida sin cambios significativos en el rendimiento.
Además, los TEG disponibles comercialmente dependen en gran medida del bismuto de metal raro que no se encuentra naturalmente en grandes cantidades. El nuevo diseño lo reemplazó parcialmente con un material a base de magnesio, que puede reducir sustancialmente los costos en la producción a gran escala.
Los investigadores diseñaron un prototipo de un sistema electrónico autoamplificado. Conectaron un LED a una banda TEG que medía 4.5 pulgadas de largo y 1.1 pulgadas de ancho. Luego, el equipo envolvió la banda TEG alrededor de la muñeca de alguien cuya temperatura corporal medía en 92.9 pulgadas.? F en condiciones ambientales ambientales. Con una diferencia de temperatura, el generador recogió el calor emitido por la piel y encendió con éxito el LED.
"Nuestro prototipo ya tiene un buen rendimiento si se introduce en el mercado", dice el autor correspondiente Feng Cao del Instituto de Tecnología de Harbin, Shenzhen. Agrega que con el convertidor de voltaje adecuado, el sistema puede alimentar dispositivos electrónicos como relojes inteligentes y pulsos.sensores.
De cara al futuro, el equipo planea mejorar aún más el diseño para que el dispositivo pueda absorber el calor de manera más eficiente.
"Hay una demanda creciente de energía más ecológica, y los TEG encajan perfectamente, ya que pueden convertir el calor desperdiciado en energía", dice Cao. "Si bien, por ejemplo, la energía solar solo se puede generar cuando hay sol, los TEG pueden producir energíaen muchos escenarios, siempre que haya una diferencia de temperatura ".
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