العلوم والتكنولوجيا

2014.04.11


   وأخيرا جاء العصر الذي يستطيع فيه الناس شحن بطارياتهم عبر ارتدائها.

فقد تمكن الباحثون في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا KAIST من تطوير وحدة كهربائية حرارية يمكن ارتداؤها وشحنها باستخدام حرارة جسم الإنسان ، وهي تكنولوجيا يمكن تطبيقها على كثير من الأجهزة الإليكترونية التي يمكن ارتداؤها.

ويمكن للوحدة الكهربائية الحرارية تحويل الحرارة مباشرة إلى تيار كهربائي.

وبخلاف تكنولوجيا لوح الخزف الموجودة حاليا ، يتم تصنيع الوحدة المطورة حديثا على ألياف الزجاج ، ويمكن أيضا أن تكون مرنة للغاية مثل المنسوجات.

والوحدة تتميز أيضا بأنها رفيعة وخفيفة الوزن ، وعالية الكفاءة في توليد الطاقة الكهربائية الحرارية.

وبالنسبة لأي وزن ، تستطيع الوحدة الجديدة إنتاج كهرباء يزيد بمعدل 14 مرة على الكهربائ التي تنتجها ألواح الخزف المستخدمة حاليا.


 KAIST researchers have developed a wearable thermoelectric device that can be charged by body heat. (image courtesy of KAIST)

باحثو معهد KAIST نجحوا في تطوير وحدة كهربائية حرارية قابلة للارتداء يمكن شحنها باستخدام حرارة الجسم. (الصورة من KAIST).



وأشار معهد KAIST إلى أن وحدات الكهرباء الحرارية القائمة على ألواح الخزف تتسم في واقع الأمر بالصلابة والثقل وعدم الكفاءة ، وبالتالي فإنها لا تلائم بوضوح الأجهزة الإليكترونية القابلة للارتداء.



وإذا تمت صناعة واحدة من هذه الوحدات الكهربائية الحرارية الجديدة في صورة سوار للمعصم قطره 10 في 10 سنتيمترات ، فسيكون بإمكانها توليد 40 ميجا وات من الكهرباء عندما تستخدم في درجة حرارة خارجية تبلغ نحو 20 درجة مئوية ، وهو ما يكفي لتشغيل معظم أشباه الموصلات.

وإذا تمت صناعتها في صورة قميص تي شيرت ، سيمكنها إنتاج 2 وات وتشغيل هاتف محمول.

ومن المتوقع أن تحل هذه الوحدة الجديدة مشكلات توريد الطاقة ، والتي تعد من بين العقبات التي تحول دون طرح الأجهزة الإليكترونية القابلة للارتداء بصورة تجارية.

وحتى الآن ، تحتاج الأجهزة الإليكترونية القابلة للارتداء إلى بطارية كبيرة وثقيلة تحتاج لشحنها أو استبدالها ، وهو ما يجعلها غير سهلة الاستخدام.

وللمرة الأولى ، قام الباحثون بتصنيع وحدات كهربائية حرارية على خام الزجاج لحل مشكلات الوحدات الخزفية اللوحية ، وهو ما يساعد بشكل كبير على تحسين القدرة على توليد الكهرباء.

وعلى وجه الخصوص ، فإن الوحدات الجديدة مفيدة باعتبارها أنظمة إليكترونية محمولة قابلة للارتداء وقائمة على القوة الذاتية ، مثل الأجهزة الطبية الحساسة.

thermoelectric-140411-1.jpg

thermoelectric-140411-2.jpg

 (From top) A thermoelectric thick film is fabricated on glass fabric using a screen printing technique. Electrode transfer technology is used to produce lightweight, flexible and highly efficient thermoelectric devices. A band-like thermoelectric device fabricated on glass fiber is tested for its power-generating capacity. (photos courtesy of KAIST)

من أعلى : فيلم كهربائي حراري سميك يتم تصنيعه على خام الزجاج باستخدام تقنية طباعة الشاشة ، وتستخدم تكنولوجيا نقل الإليكتروكود في إنتاج وحدات كهرباء حرارية خفيفة الوزن ومرنة وذات كفاءة عالية ، ويتم اختبار وحدة كهربائية حرارية مصنعة على ألياف الزجاج لتحديد قدرتها على توليد الطاقة. (الصور من KAIST).


وبخلاف المنتجات الموجودة ، فإن الوحدات الكهربائية الحرارية يمكن صناعتها بطريقة تغطي سطحا واسعا ، كما يمكن إنتاجها بكميات ضخمة ، وهي ملائمة لتوليد الكهرباء للأجهزة الإليكترونية القابلة للارتداء.

كما يمكن استخدامها في الكثير من المجالات باستخدام كمية كبيرة من الحرارة الفاقدة مثل السيارات والمصانع والطائرات والسفن.

وبدأ البحث منذ عام 2010 في إطار برنامج أبحاث الانصهار للتكنولوجيا الخضراء في المؤسسة الوطنية الكورية للأبحاث NRF التي تمولها وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات والتخطيط المستقبلي.

ونشرت نتائج هذا البحث في الطبعة الإليكترونية من صحيفة "الطاقة وعلوم البيئة" يوم 14 مارس الماضي.

بقلم :

ليمب جاي أون

كوريا دوت نت

jun2@korea.kr