Pompa ciepła na nadgarstku: chip przekształca ciepło w energię elektryczną dla IoT i czujników

Zwłaszcza w przypadku małych czujników do użytku domowego, nawet ogniwo guzikowe czasami wystarcza na rok. Jednak w pewnym momencie nadal trzeba je wymienić. Dotyczy to wielu inteligentnych urządzeń, z których wszystkie zależą od źródła zasilania.

Trzeba albo położyć kable, albo polegać na bateriach lub akumulatorach, czasami połączonych z ogniwami słonecznymi. Wiąże się to z dużym wysiłkiem, a opłacalność ekonomiczna jest w dużej mierze wątpliwa.

W tym miejscu wkracza zespół naukowców z University of Utah. Nawet bez światła słonecznego, bez kabli i bez wymiany baterii, stałe zasilanie powinno być zagwarantowane.

A w "ogniwie piroelektrochemicznym" (PEC) pochodzi ono z temperatury otoczenia. A dokładniej, z jej wahań. Nanocząsteczki zawierające tytan i bar są osadzone w porowatej syntetycznej tkaninie.

Do tego dochodzą klasyczne komponenty baterii. Wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury, właściwości elektryczne układu zmieniają się tak, że napięcie jest generowane przez zmianę potencjału. Kondensator lub konwencjonalna bateria wielokrotnego ładowania może to wykorzystać do przechowywania energii elektrycznej, która z kolei zasila inteligentne urządzenie.

PEC opracowane w laboratorium mogą pobierać 100 mikrodżuli z powierzchni jednego centymetra kwadratowego poprzez jednokrotne podgrzanie lub schłodzenie. W przeliczeniu daje to 0,001 watogodziny.

Innymi słowy: tam, gdzie na przykład duże okrągłe ogniwa guzikowe, takie jak te w tym czujniku kontaktowym Zigbee, działają od sześciu miesięcy do roku, takie ogniwo energetyczne, które jest wprawdzie nadal eksperymentalne, mogłoby być już używane. Ma odpowiedni rozmiar i zapewnia wystarczającą moc. Innymi przykładami mogą być klasyczne zegarki na rękę lub czujnik temperatury zewnętrznej.

Podobnie jak pompa ciepła lub lodówka wykorzystuje energię elektryczną i pracę techniczną do wydobywania i przenoszenia ciepła w jednym punkcie, PEC generuje energię elektryczną ze zmieniającej się temperatury otoczenia. Jest to jednak proces czysto elektrochemiczny, a nie mechaniczny - nie jest to więc pompa ciepła, a raczej akumulator ciepła.