تولید برق از حرکات بدن

تولید برق از حرکات بدن

حركت تنفس قفسه سينه انسان مي‌تواند يك وات برق توليد كند و اگر فردی از روي صندلي بلند شود و سريعاً در اتاق حركت كند هر بار كه پاشنه پا به زمين مي‌خورد،70 وات برق تولید می­شود. اين مقدار برق را مي‌توان براي شارژ يك تلفن همراه مورد استفاده قرار داد. اما مسئله اينجاست كه چگونه مي‌توان اين منبع را مهار و از آن بهره‌برداري نمود.

گروهی از دانشمندان روش جديدي را ابداع كرده‌اند كه به موجب آن حركات بدن انسان به برق تبديل مي‌شود. ايشان كريستال‌هاي پيزوالكتريك را بر روي پليمر منعطف قرار داده‌اند. این مواد در صورت خم شدن برق توليد مي‌كنند، در اين نمونه‌ها سيم‌هاي بسيار باريك بر روي كريستال‌ها قرار مي‌گيرند تا بدين ترتيب برق به دست آمده از طريق اين سيم‌ها جريان يابد.

پيش‌بيني مي‌شود اولين كاربرد اين كريستال‌ها در كفش‌ها باشد، به نحوي كه آنقدر برق توليد شود تا دستگاه پخش موسيقي يا تلفن همراه فرد شارژ بماند، اما هدف نهايي توليد ژنراتور برق منعطف است كه بتوان آن را در سينه بيماران يا در ديگر نقاط بدن قرار داد. در یک مدل پيش ساخته كه بتازگي نيز از آن رونمايي شده است از يك دقيقه پياده‌روي الكتريسيته لازم براي نيم ساعت گفتگو با تلفن همراه را تامين مي‌كند. اين ژنراتور زانويي از سامانه‌هاي‌ الكترونيكي بهره مي‌برد كه با استفاده از آن تنها از انرژي مازاد بدن استفاده شده است. اين ژنراتور تنها بلافاصله پس از مرحله ترمزگيري در ماهيچه‌هاي پا فعال مي‌شود. از اين رو فرد هرگز احساس نمي‌كند انرژي طبيعي بدنش براي گام برداشتن گرفته شده يا آهسته‌تر حركت مي‌كند.

در سوی دیگر می­توان از حرکات بدن انسان انرژی موردنیاز یک سالن ورزشی را تامین کرد. در حال حاضر انرژي بدن انسان تنها تامين‌كننده كسر بسيار كوچكي از نيازهاي اين سالن­ها است، اما اين ميزان بسيار كم همزمان با ارائه ماشين‌آلات نوين افزايش خواهد يافت. همزمان با جنب و جوش اعضاي حاضر در باشگاه، كف سالن تقريبا كمي‌ كمتر از 5/1 سانتي‌متر فشرده مي‌شود. همين ميزان بسيار كم كافي است تا تماس لازم ميان كفپوش و ماده فيزوالكتريك زير آن برقرار شود. در خلال اين فرآيند بين 2 تا 20 وات الكتريسيته توليد مي‌شود. همين ميزان الكتريسيته توليد شده براي روشن ساختن چراغ‌هايLED كافي است، اما در آينده و با استفاده از فناوري‌هاي به روزتر اين انتظار وجود دارد تا خروجي الكتريسيته بيشتري ثبت شود.

همچنین محققان نوعی تی­شرت طراحی کرده­اند که برق توليد مي‌كند. ميني ژنراتورهايي موجود در آن را مي‌توان در تار و پود تي‌شرت يا ساير پوشش‌ها قرار داد. اين ريز‌سامانه‌ها مي‌توانند از كوچك‌ترين حركات بدن انرژي دريافت و آن را به دستگاه‌هاي قابل حمل منتقل كنند. این لباس برای سربازان در میدان جنگ، دوندگان و سایر افرادی که از فعالیت فیزیکی آن­ها می­توان برای تبدیل به انرژی الکتریکی استفاده نمود، مناسب است. ترکیب جریان­های ایجاد شده از زوج لیف­های بافته شده به صورت پیراهن یا جلیقه امکان ایجاد جریان الکتریسیته را به واسطه حرکت صاحب لباس ممکن می­سازد. همچنین این الیاف را می­توان به شکل پرده، چادر و یا سایر تجهیزات مورد نیاز تبدیل نمود تا انرژی حرکتی باد، لرزش­های صوتی و یا سایر انرژی­های مکانیکی را به انرژی الکتریکی مبدل سازد.

سیستم هیبریدی نانو سیم-میکرو الیاف نانو نیروگاه­هایی را می­سازد. این سیستم جریان را توسط آرایه­ای از نانو سیم­های اکسید روی آرایش یافته به صورت عمودی برروی الکترود­های حاوی پلاتین هادی الکریسیته ایجاد می­کند. این نانو نیروگاه­ها طوری طراحی شده­اند که انرژی را از منابع محیطی مانند امواج فوق صوت، لرزش­های مکانیکی و یا جریان خون به برق تبدیل نمایند.

تاکنون محققان توانسته­اند در حدود 4 نانو آمپر جریان و ولتاژی در حدود 4 میلی ولت از نانو نیروگاهی شامل دو لیف که هر کدام یک سانتی متر طول دارند به دست آورند. به عنوان قدم بعدی محققان تلاش می­کنند تا چندین نانو لیف را برای افزایش جریان و ولتاژ خروجی ترکیب کنند. آن­ها همچنین برای بهبود هدایت پذیری الیاف برنامه ریزی نموده­اند. با وجود این، هنوز یک چالش بزرگ بر سر راه تولید "لباس­های مولد" وجود دارد: شستن لباس. اکسید روی به رطوبت حساس است و بنابراین در لباس­های واقعی، نانو سیم­ها می­باید در مقابل اثر ماشین لباس شویی محافظت شوند.