Power Felt의 작동 원리

아마도 이런 경험이있을 것입니다. 하루 종일 이동 중이고 iPhone 을 연결할 기회가 없었으며 전화를 걸거나 이메일을 확인해야 할 때 작은 빨간색이 보입니다. 배터리 가 곧 소모 됨을 나타내는 아이콘입니다 . 너무 답답해서 옷깃 아래가 약간 뜨거워집니다. 하지만 잠깐, 그게 해결책 일 수도 있습니다. 개스킷을 부는 대신 과도한 체온을 전기로 변환하여 휴대폰이나 다른 휴대용 장치에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있다면 어떨까요?

영화 "매트릭스"3 부작의 팬이라면이 아이디어의 변형을 실제로 보셨을 것입니다. 거대한 컴퓨터 네트워크가 혼수 상태에 빠진 인간의 에너지를 빨아 들임으로써 스스로 작동합니다. 그러나 우리는 소름 끼치는 것에 대해 말하는 것이 아닙니다. 휴대용 장치에 전력을 공급하기 위해 체온을 수확하는 소규모 열전 발전은 최근 몇 년 동안 과학자들이 매우 열심히 연구해온 개념입니다. 전력이 부족한 기기를 주머니에 넣고 다니려는 우리의 갈망이 계속 커지고 있습니다. .

최근 웨이크 포레스트 대학의 나노 기술 및 분자 재료 센터의 연구자들은 물체의 열과 실내 온도의 차이를 이용하여 에너지를 생성 할 수있는 "파워 펠트"라는 직물과 같은 재료를 개발함으로써 열전 발전의 전망을 높였습니다. 전하 [출처 : Neal ].

프로젝트에 참여한 한 연구원은 파워 펠트로 재킷을 만들어 iPod에 전원을 공급하는 데 사용하는 것을 상상합니다.이 아이디어는 시원한 날씨의 조깅 애호가들에게 매우 좋습니다. 그러나 힘이 느껴지는 것은 단지 옷에 들어갈 필요가 없습니다. 전원 펠트로 싸여진 손전등 손잡이는 정전 기간이 길어질 때 유용 할 수 있으며, 물건으로 만든 카시트는 뒤쪽에서 에너지를 끌어와 창문이나 라디오에 전원을 공급할 수 있습니다. 그리고 우리가 그것을 두드리는 데 사용할 수있는 다른 비인간 에너지 원도 있습니다 [출처 : Neal ].

땀에 젖은 몸이 따뜻한 여름날 iPad 에 어떻게 전원을 공급할 수 있는지 궁금하다면 다음과 같이 생각해보십시오 . 인간이 사용하는 거의 모든 전기 (약 10 조 와트)는 열 에너지를 방출하여 생성됩니다 (보통 화석 연료를 태워 물을 데움으로써) 그 열을 기계적 에너지로 변환합니다. 그런 다음 기계 에너지를 사용하여 발전기를 크랭크하고 전류를 생성합니다. 열전 발전 이라고하는이 검증 된 방법 은 확실히 많은 에너지를 생산합니다. 그러나 기계적 프로세스가 열을 사용하는 데 그다지 효율적이지 않기 때문에 많은 에너지를 낭비합니다. 사실, 그 열의 절반 이상이 단순히 대기로 빠져 나갑니다 [출처 : Jacques ].

적어도 이론 상으로는 열 자체에서 직접 전기를 생성하는 실용적인 방법을 찾을 수 있다면 훨씬 더 좋을 것입니다. 과학자들은 이것이 가능하다는 사실을 오랫동안 알고있었습니다. 왜냐하면 주변과 물체의 온도에 차이가있을 때 둘 사이의 전도성 물질은 터빈이나 기계 발전기 없이도 그 대비를 사용하여 전류를 생성 할 수 있기 때문입니다. 이것은 Seebeck 효과 로 알려져 있습니다 [출처 : Timmer , Ozcanli ].

비 기계적 전기 를 생성하고 수확하는 비결 은 올바른 전도성 재료를 찾는 것입니다. 한동안 연구원들은 열로부터 전기를 생성 할 수있는 금속 합금 인 비스무트 안티몬 텔루 라이드를 사용하는 직접 열전 발전기를 제작 해 왔습니다. 그러나 그 자료는 비싸고 그다지 효율적이지는 않습니다 [출처 : DOE ].

그것이 바로 그 이름에도 불구하고 실제로 당구대에서 사용하는 것과 같은 양모로 짠 천이 아닌 파워 펠트에 모든 사람들이 흥분하는 이유입니다. 대신, 파워 펠트는 작은 플라스틱 섬유로 구성되어 있으며, 아주 작게는 두께가 하나의 원자를 의미합니다. 탄소 나노 튜브라고 불리는 구조는 전기 전도에 정말 뛰어납니다. 또한 제조 비용도 저렴하기 때문에 어디서나 사용할 수 있습니다 [출처 : Neal , Zhang ].

체온으로 iPad에 전원을 공급하는 것은 멋지지만 "Matrix"영화처럼 거대한 컴퓨터 네트워크에 전원을 공급하기 위해 노예가되는 것에 대해 걱정할 필요가 없을 것입니다. 인간은 잠재적 인 전기 공급원 이지만 상당히 제한적입니다. 예를 들어, 성인 남성은 이론적으로 100 ~ 120 와트의 에너지를 생성 할 수 있습니다. 그것은 엠파이어 스테이트 빌딩을 밝히지 는 않을 것이지만, 일부 개인 전자 장치에 전력을 공급하는 것으로 충분할 수 있습니다. 노트북 은 약 45 와트가 필요하고 휴대폰은 작동하는데 약 1 와트 만 필요합니다 [출처 : Ozcanli ].

그렇긴하지만, 연구자들은 우리 몸의 잠재력의 상당 부분을 전기를 생성 할 수 있기 전에 아직 갈 길이 멀다. 파워 펠트의 아이디어는 유망하지만 초기 데모 버전은 약 140 나노 와트의 주스를 ​​생성 할 수있는 능력 만 가지고 있습니다 [출처 : Zhang ]. "매트릭스"영화의 악당 스미스 요원은 실망 할 것입니다. 왜냐하면 약 10 억분의 1 와트에 불과하기 때문입니다. 체온을 에너지로 변환하기 위해 사용 가능한 다른 전도성 재료는 그다지 좋지 않습니다. 한 추정에 따르면 이러한 장치는 신체 열 에너지의 약 0.4 %를 수확하여 전기로 변환 할 수 있습니다. 즉, 몸 전체를 열전 발전기로 덮으면 0.5 와트의 전기 만 생산됩니다 [출처 :Ozcanli ].

그러나 우리는 시간이 지남에 따라 성능을 향상시킬 것이며 동시에 오늘날의 장치보다 에너지를 훨씬 더 효율적으로 사용하는 전자 장치를 개발할 것입니다. 예를 들어 연구자들은 이미 환자의 체온을 방출 할 수있는 에너지 효율이 높은 의료용 센서를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 그러나 힘의 진정한 장점은 그것을 사용하여 우리 기계에서 낭비되는 열 에너지를 포착하는 데서 올 수 있습니다. 예를 들어 Massachusetts Institute of Technology의 최근 연구에 따르면 노트북과 휴대폰에서 낭비되는 열을 활용하면 배터리 수명을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 자동차 엔진과 발전소의 내부 벽과 파이프를 동력 펠트로 라이닝하면 우리가 몰랐던 엄청난 양의 전기가 생산 될 수 있습니다. [출처 : Chandler].

나는 디스토피아 공상 과학의 열렬한 팬이고 1999 년 영화 "매트릭스"는 Wachowskis가 만든 3 부작 중 첫 번째 영화입니다. 하지만 나에게 매트릭스는 실제 미래에 대한 청사진 이라기보다는 비디오 게임과 웹에서 스트리밍 비디오로 만든 합성 엔터테인먼트 경험을 통해 현재의 매 순간 고정에 대한 은유에 가깝습니다. (그런 의미에서 당신은 조지 오웰의 소설 "1994"와 평행을 이룰 수 있는데, 어떤 사람들은 저자가 제 2 차 세계 대전 이후 영국의 헌법 적 민주주의 아래 숨어있는 전체 주의적 경향에 대한 경고라고 말하는 사람들도 있습니다.) 우리가 지금 이해하고있는 물리학의 법칙을 무너 뜨리는 진정으로 놀라운 기술적 돌파구를 만들지 않는 한,혼수 상태에있는 인간의 에너지를 빨아들이는 컴퓨터 네트워크는 환상 일뿐입니다. 예를 들어, 과학 채널 이야기의 경우 지구상의 각 사람으로부터 1.3 마이크로 와트의 에너지를 수확 할 수 있다면 고급 홈 시어터 용 스피커 세트를 실행하기에 충분한 에너지 만 얻을 수 있다고 계산했습니다. 체계.

관련 기사

출처