未来手机可以利用体温来充电

探路者

未来手机可以利用体温来充电 [复制链接]

手机已成为人们生活中不可缺少的通信工具。目前手机都是由可充电的锂离子电池供电，在野外或无市电的情况下，手机随时可能没电，这给使用者带来许多不便。 经研究人体与环境之间总是存在温差，利用温差电技术可实现真正意义上的手机永不断电。温差电技术是绿色环保的发电技术，是一种新的能源替换方式，可将低品位热源的热量有效地转化为电能，同时减少能量消耗，缓解环境污染问题。 2 手机体温充电的原理 2．1 人体的能量 正常情况下，人体发出的红外波长为8～12μm，人体基础代谢24 h内所产生的热能为8 059．8 kJ，一个成年人的皮肤展开后其表面积约为2 m2，以每平方米体表面积为衡量标准，能量代谢在1 h内产生的平均热量约167．9 kJ／(m2·h)。人体的主要散热部位是皮肤，当环境温度低于体温时，大约70％的体热通过皮肤的辐射、传导和对流散热消耗掉。四肢末稍皮肤温度最低，越接近躯干、头部，皮肤温度越高。在寒冷环境中，随着气温下降，手、足的皮肤温降低最显著，但头部皮肤温度变动相对较小。可以看出，头部皮肤温度最高，且随环境温度变动相对较小。因此手机体温充电系统适合安装在帽子内部，可提高充电效率。 手机的锂离子电池可通过充电或添加能量物质重复使用，其额定电压容量一般为3．6 V(也有的为3．7 V)。如AA800 mAh的锂离子电池平均工作电压为3．6 V，则其能量为2．88 Wh，而人体皮肤单位面积单位时间辐射的热量约为32．65 W／m2，由能量转换可知，面积为1 m2的人体皮肤辐射1 h的能量约为32．65 Wh，如果以0．2 C(160 mA)的充电率给锂离子电池充电，则需要5 h可充满能量为2．88 Wh的锂离子电池，其能量转化效率的理论值约为1．76％，泰柯斯(Telkes)在1947年研制出一台温差发电器，其发电效率为5％。因此，该转化效率在很久以前就可满足要求，人体的体温为手机充电在能量转换方面是完全可以实现的。 2．2 塞贝克效应 温差发电可直接将热能转换成电能，只要存在温差，温差发电模块就能产生电压。人体与环境温度常存在温差，利用温差电技术可转化为电能为手机充电。研究发现将两种半导体结合，并使其一端处于高温状态(热源)，而另一端开路并且处于低温状态(冷源)，则在冷源端会产生开路电压△U，称为温差电动势，也称为赛贝克电动势，赛贝克电压△U与热冷两端温度差△T成正比： △U=s△T=s(tH-tL) (1) 式中，s称为塞贝克系数，其单位是V／K或μV／K。塞贝克系数由材料本身的电子能带结构决定。