Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nové zařízení získává energii z potu, a to doslova. Nejde přitom o to, že bychom třeba baterii nabíjeli jízdou na kole nebo jinou námahou, zdrojem energie je opravdu pot. V horku se potíme samovolně a, což je méně známo, na koncích prstů vzniká člověku docela dost potu i za mírných podmínek, včetně spánku v chladnější místnosti. Během desetihodinového spánku dokáže nově navržený systém v podobě náplasti získávat z prstů až 300 mJ na centimetr čtvereční. Při stisku klávesy na počítači navíc vznikne dalších 30 mJ. Zařízení by se podle představ svých tvůrců mohlo využívat k napájení nositelné elektroniky včetně medicínských zařízení.
Člověk by vše prováděl jako normálně a existenci systému by prakticky ani neregistroval. Sběrný systém má podobu nálepky na bříšku prstů, to proto, že je zde vyšší koncentrace potních žláz než např. v podpaždí. Prsty mohou generovat až několik mikrolitrů potu na čtvereční centimetr za minutu. Velikost nálepky je asi 1 cm čtvereční, je pružná a pohodlná, člověk by o ni prakticky neměl vědět, prsty lze normálně hýbat, dotýkat se věcí, zatnout pěst. Polepit si takto lze 4 prsty, i na obou rukách. Materiál je pochopitelně také voděodolný/vodotěsný.
Výplňovým materiálem zařízení je směs uhlíkových nanotrubiček a hydrogelu, která vstřebává pot. Vlastní energii vyrábí biopalivový článek, jenž zpracovává v potu rozpuštěnou kyselinu mléčnou. Na anodě článku je umístěn enzym, který z laktátu odebírá elektrony (oxiduje ho). Katoda obsahuje malé množství platiny a dochází zde k redukci vzdušného kyslíku pomocí elektronů, mezi oběma elektrodami přitom teče proud (celková chemie reakce tedy odpovídá tomu, jako kdybychom laktát spalovali). Zařízení nezávisle na chemickém článku obsahuje rovněž piezoelektrické součástky, které přeměňují na elektřinu energii pohybu prstů (poznámka: možná jenom údery/dotek?).
Prozatím se článek podařilo demonstračně propojit se senzory, které měřily koncentraci vitamínu C a sodíku, další na řadě by logicky měly být glukometry. Zařízení by se mohlo dát zabudovat i do rukavic. Navíc dodávaná energie by měla stačit i na to, aby pak nositelná elektronika komunikovala bezdrátově např. s mobilními telefony.
Joule, Yin et al.: „A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment“ www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00292-0 , DOI: 10.1016/j.joule.2021.06.004
Zdroj: Cell Press / Phys.org
Poznámka PH: Proč se vůbec člověk na koncích prstů potí? Má to snad ještě jiný význam než ochlazování, třeba kvůli tomu, aby se navlhčenými prsty lépe manipulovalo s předměty? (Potí se zde i šimpanzi?)
Jenom teorie – konce prstů by se mohly potit ze stejného důvodu, proč slzí oko. Vzhledem k tomu, že ruce používáme na chytání na věci, a to i na neznámé, hodí se mít tato místa důsledně zasolená, aby byly zlikvidovány první linie bakterií.
„Prsty mohou generovat až několik mikrolitů potu na čtvereční centimetr za minutu.“
Jednotku „mikrolit“ vidím prvně, předpokládám, že nejde o „drobný štípaný kamenný nástroj převažující zejména v mezolitu“. Asi překlep? Používá se skutečně „mikrolitr“ jako jednotka?
Pro srovnání: Běžná knoflíková baterie CR2032, používaná např. na základních deskách PC, nebo v hodinkách, obsahuje těch mJ asi 2,5 milionu. Pokud se energie odebírá pomalu, po dobu 10 let, klesne získatelná hodnota na jen 2 miliony mJ. Na téhle letité konkurenci zatím skončily všechny předchozí technologie typu „energy havesting“:-)
Otázky v poznámce PH jsou všechny buď zodpovězeny na Wikipedii https://en.wikipedia.org/wiki/Sweat_gland (primární funkce termoregulační, vylučovací a ochranná – zejména díky kyselému pH)
nebo se tam odpovědi dají vyčíst ze souvislostí: Ekkrinní potní žlázy, které jsou pro termolegulaci účinnější než apokrynní, mají kromě primátů savci jen na dlaních a chodidlech. Někteří primáti je mají po celém těle. Z toho mi vyplývá především všeobecná potřeba savců schopnosti chůze po sluncem rozpálené zemi. (Co se člověk všechno přiučí díky zájmu o elektřinu! -:)