穿戴式設備新成果,透過雙腳、神奇背包走路就能發電

作者 | 發布日期 2019 年 07 月 19 日 16:56 | 分類 穿戴式裝置 , 能源科技 follow us in feedly


如果走路就可以發電,將行走的動能轉換成電力,那麼我們或許就不用頻頻擔心手機電量了,近年來有些科學團隊在探索替代能源時,把腦筋轉移到了「人體」身上,已提出不少有趣的發電裝置概念。

這種裝置也被稱為生物機械能量收集器(Biomechanical energy harvesters),就可把走路所產生的動能轉成電能,不需要外來電力,即可自給自足。

像是最近香港中文大學便看好人體最能自在活動的關節:膝蓋,想要透過滑件曲柄機構(slider-crank mechanism)實現發電目標。乍聽之下滑件曲柄機構是個讓人摸不著頭緒的名詞,但它很常出現在壓縮機、內燃機等機械設備,活塞就是設備的一部分,而香港中文大學團隊想把新型滑件曲柄機構裝設在雙腳與膝蓋上,將膝蓋的旋轉運動轉換為直線運動。

(Source: American Institute of Physics

新型滑件曲柄機構重約 307 克,主要由一根連接膝蓋與小腿的桿子、小腿肚上的滑件跟壓電纖維複合材料(MFC)碳纖維帶組成,當人們行走時,會帶動桿子上下移動,並在滑件行往復作用,而碳纖維帶也連接著桿子頂端跟滑件,MFC 材料彎曲時就會產生電力。

若以每小時行走 2 到 6.5 公里的速度,約可產生 1.6 微瓦電力,足以供電健康檢測或是 GPS 等設備,研究實驗也指出,人們也不用擔心配戴該設備會增加負擔,未來希望能應用在登山或是遠行用途。

相較於香港中文大學研發的「11 路發電設備」,加拿大皇后大學推出的發電背包就比較重,重達 9 公斤以上,跟中型犬或是橘貓差不多,畢竟包包裡有一個會隨著行走前後擺動的擺錘,而擺錘頂端重量愈重、動量就愈大。

(Source:Royal Society Open Science

皇后大學研究員建造了不同大小的發電後背包,不同輕重會產生不同大小的電力,當擺錘重達 9 公斤時,可以為緊急訊號跟 GPS 設備供電,如果要幫手機充電,可能還要增加 15 公斤。研究員表示,這個設備優點在於可幫助科學家或探險家,在偏遠地區進行研究。

只不過它的缺點也很明顯,太重了,因此團隊也表示希望能在不影響發電的情況下,大幅減輕設備重量。

面對能源難題,各界的科學家都正絞盡腦汁想創造更多電力來源,根據先前美國史丹佛大學研究,全球民眾平均每天走 4,961 步,若能善用每一步的能量並加以利用,幫手機充電之餘,說不定還能稍稍減少電力壓力。不過距離這個目標,還有一段距離就是了。

(首圖來源:Flickr/Kevin Neubauer CC BY 2.0)