I nanoingegneri dell’Università della California di San Diego hanno sviluppato una “microgrid indossabile” che raccoglie e immagazzina energia dal corpo umano per alimentare piccoli dispositivi elettronici. Si compone di tre parti principali: celle a biocarburante alimentate dal sudore, dispositivi azionati dal movimento chiamati generatori triboelettrici e supercondensatori ad accumulo di energia. Tutte le parti sono flessibili, lavabili e possono essere serigrafate sugli indumenti.
La tecnologia, riportata in un documento pubblicato il 9 marzo su Nature Communications , trae ispirazione dalle microgrid delle comunità.
“Stiamo applicando il concetto di microgrid per creare sistemi indossabili che siano alimentati in modo sostenibile, affidabile e indipendente”, ha detto l’autore Lu Yin, Ph.D. di nanoingegneria. “Proprio come una microgrid cittadina integra una varietà di fonti di energia rinnovabili locali come il vento e il solare, una microgrid indossabile integra dispositivi che raccolgono energia localmente da diverse parti del corpo, come il sudore e il movimento, contenendo allo stesso tempo l’accumulo di energia”.
La microgrid indossabile è costituita da una combinazione di parti elettroniche flessibili. Ogni parte è serigrafata su una maglietta e posizionata in modo da ottimizzare la quantità di energia raccolta.
Le cellule di biocarburante che raccolgono energia dal sudore si trovano all’interno della maglietta sul petto (sono dotate di enzimi che attivano uno scambio di elettroni tra le molecole di lattato e ossigeno nel sudore umano per generare elettricità). I dispositivi che convertono l’energia dal movimento in elettricità, chiamati generatori triboelettrici, sono posizionati all’esterno della maglietta sugli avambracci e sui lati del busto vicino alla vita. Raccolgono energia dal movimento oscillante delle braccia contro il busto mentre camminano o corrono. I supercondensatori all’esterno della maglietta sul petto immagazzinano temporaneamente energia da entrambi i dispositivi e poi la scaricano per alimentare piccoli dispositivi elettronici.
La raccolta di energia sia dal movimento che dal sudore consente alla microgrid indossabile di alimentare i dispositivi in modo rapido e continuo. I generatori triboelettrici forniscono energia subito non appena l’utente inizia a muoversi, prima di sudare. Una volta che l’utente inizia a sudare, le cellule di biocarburanti iniziano a fornire energia e continuano a farlo anche dopo che l’utente smette di muoversi.
“Quando si sommano questi due insieme, si compensano i difetti l’uno dell’altro”, ha detto Yin. “Sono complementari e sinergici per consentire un avvio rapido e una potenza continua”. L’intero sistema si avvia due volte più velocemente rispetto alle sole celle a biocarburante e dura tre volte più a lungo dei soli generatori triboelettrici.
La microgrid indossabile è stata testata su un soggetto durante sessioni di 30 minuti che consistevano in 10 minuti di esercizio su una cyclette o corsa, seguiti da 20 minuti di riposo. Il sistema è stato in grado di alimentare un orologio da polso LCD o un piccolo display elettrocromico – un dispositivo che cambia colore in risposta a una tensione applicata – durante ogni sessione di 30 minuti.
A questo link lo studio completo (in inglese)
