《STEAM》電子設備充電問題多

張瑞雄 2020/08/18 17:21 點閱 2228 次

現在電子設備氾濫,每個人身上一定有手機,甚至是電子錶、電子手環、電子眼鏡、平板電腦,這些設備讓我們隨時上網,還可監看身體的一些數據,如血壓心跳等等,可說是非常方便。可惜它們都需要一個東西,那就是電力,要隨時為這些設備充電很麻煩。

設備用電問題

當然廠商可以設計容量更大的電池,使續航力更久。但容量大意味著體積變大,重量也重,可是隨身攜帶的電子設備就是要輕薄短小。未來還有一些穿戴式設備甚至都沒有地方來安置這些電池,例如可以穿的電子衣服,要看起來和一般衣服一樣,請問電池要放哪裡?

這些設備的電力需求範圍從計步器的1毫瓦到智慧手表的幾十毫瓦,公分尺寸的電池,電力約從10至300毫安培小時,大概只能撐個兩三天。如果撇開一定要用電池的觀念,那麼就會有無限的可能。例如隨時無線充電、太陽能發電、人體活動發電等等,最近就有科學家研究用流汗的熱量來發電。

生物燃料研究

在美國加州聖地牙哥大學可穿戴傳感器研究中心就在研究新一代可節省能源的穿戴式設備,利用的電源叫做生物燃料(biofuels),這種電源所需的設備是如此之小,以至於您會忘記它們的存在,第一種實用的生物燃料將是您自己的汗水。

從身體或周圍環境中獲取能量並不是一個新主意,較早的方法是從你的運動或周遭的光或熱。例如從1770年代開始的機械手表,就是利用人體手的自然擺動來上緊發條。後來有利用穿過線圈的磁鐵,也是利用手部的動作來發電。現在的手表的動力當然更先進了,但基本還是要靠身體的活動才行。

能源都有缺點

利用光來當作能源的最出名的例子就是電子計算器,主要是利用光電電池。但電池通常很剛性,沒辦法隨意彎曲來適應很多穿戴式設備。但研究人員正在發展柔性甚至可拉伸的光電電池,以更好地適應各種穿戴式設備。

身體的溫度是另一種能量獲取的方法,在很多地方或季節,人體的溫度是遠高於環境的溫度。這種溫度的差異也可以用來產生能源,一款智慧手表PowerWatch就是利用體溫和環境溫度差來產生能源。

但這些能量來源都有缺點,機械手表不載就會失準,陰天時就沒有太陽能,夏天時體溫可能有不夠熱等等,所以科學家們一直想辦法開發新的獲取能源的方式。人類的汗因為含有一些化學物質可用來當作燃料電池的燃料,是目前科學家在積極研究的。