Zvětšit obrázek

Singapurský generátor v keramickém pouzdře vedle deseticentu. Využívá odpadního tepla kůže. (Kredit: Jin Xie, et al.)

Termoelektrický generátor proudu, jak své zařízení vědci nazvali, vyrábí z odpadního tělesného tepla několik mikrowatů. Je to málo, ale k napájení implantovaných přístrojů, senzorů tělesných funkcí a pro dobíjení baterií by to mělo stačit. Někteří experti si myslí, že tento termočlánek má šanci se stát prodejním šlágrem. Nikoli snad proto, že využívá teplo našeho těla, ale spíše proto, že pracuje s malým rozdílem teplot a že toho by se mohli chytit kutilové, kteří nám teprve ukáží, kam všude se takové zařízení dá namontovat.

Známe to již 200 let
Jsou-li spojeny dva vodiče z různých kovů do uzavřeného obvodu a mají-li spoje různou teplotu, protéká soustavou elektrický proud. Říká se tomu Seebackův jev, podle německého fyzika T. J. Seebacka (1770-1831), který ho deset let před svou smrtí popsal. A právě to je princip, na kterém fungují termoelektrické generátory. Získávané napětí je pro většinu dvojic kovů nepatrné a účinnost je minimální. Nové metamateriály jsou v tom stále lepší a okruh jejich využití se rychle rozšiřuje. O jednom  praktickém  generátoru elektrického proudu jsme na Oslu psali. Šlo o  využití odpadního tepla u aut, kde zhruba dvě třetiny energie paliva se vyzařuje do prostředí ve formě tepla. Přibližně 30 procent se ho musí odstraňovat pomocí chladicí soustavy, nebo je vyzářeno blokem motoru. Dalších 30 až 35 procent tepelné energie  sebou odnáší horké výfukové plyny. Termogenerátor zabudovaný do výfuku by nám měl energii foukanou pánubohu do oken vracet. 

Článek o minigenerátoru vhodném pro osobní použití publikovali Jin Xie a Hanhua Feng z Institute of Microelectronics, což je Singapurská vládní agentura pro vědu, spolu s Chengkuo Lee z National University of Singapore v nejnovějším čísle vědeckého časopisu  Journal of Microelectromechanical Systems.
Celé zařízení tvoří jediný čip o velikosti 1 x 1 cm². Je na něm více než 30 000 termoelektrických článků. Jsou organizovány do skupin - termofil. Ty využívají rozdíly teplot přičemž při teplotním spádu 5 stupňů Celsia generují napětí 16,7 voltů a výkon 1,3 mikrowatů. Již nyní ale vědci prohlašují, že tyto parametry vylepší, aby jednotka dávala několik mikrowatů.

Zvětšit obrázek

Princip termoelektrického generátoru je znám od roku 1821(!) let.

I když Asijci nejsou první, kteří publikovali generování proudu z lidského těla, jejich produkt je lepší ať už jde o miniaturizaci, či výkonové parametry. Novinkou je vkládání "vakuových děr“. Jde o oddělení spodní vrstvy, která se dotýká pokožky, od té vrchní, která je ochlazována vzduchem. Vylepšení parametrů přechodové vrstvy vkládáním "ničeho" zamezuje přechodu tepla a větší teplotní spád zvyšuje výkon generátoru. Další zlepšení dosáhli vložením této „vakuové vrstvy“ po celém jeho obvodu. Tím se zase snížil převod tepla z obvodového pláště. Největší trefou do černého zřejmě je takzvaná CMOS kompatibilita. Také nejde o nic nového ale "jen" o Complementary Metal–Oxide–Semiconductor, technologii, kterou se dnes vyrábí většina čipů, elektronických pamětí typu SRAM a obrazových senzorů. Montáži na stávajících výrobních linkách by nemělo stát nic v cestě a Asiaté mohou minigenerátorky začít sekat „jako Baťa cvičky“.  K elektronice, jako jsou například  MP3 přehrávače s označením Made in Hong Kong, tak možná brzo začnou přibalovat náramky nebo hodinky, které nás zbaví problému myslet na to, zda máme dostatečně nabité monočlánky.

Starší typ termogenerátoru se pro osobní použití ještě nehodil. Je na něm ale dobře vidět, že nezáleží na teplotě, ale rozdílu teplot. Vrtulka se roztočí ať už je teplotní gradient vytvořen položením podchlazené vrstvy vyndané z ledničky, teplým kopečkem rýže zabalené v celofánu, a nebo dotykem ruky.