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Il calore del corpo umano come batteria dei dispositivi mobili | Studio

06 Luglio 2017 40

Non c’è giornata che passa senza che qualche team di ricerca sparso nel mondo proponga una soluzione (più o meno) innovativa ed efficace sull’incremento dell’autonomia dei dispositivi mobili. Nei giorni scorsi abbiamo visto ad esempio l’empirico telefono di Vamsi Talla che, per risolvere il problema, non ha migliorato le prestazioni della batteria: l’ha semplicemente tolta.

Oggi l’idea viene dalla North Carolina State University, in cui si è cercato di trovare un metodo efficace per ricaricare i dispositivi tramite il corpo umano. Le batterie sono considerate il “collo di bottiglia” di qualsiasi sistema elettronico, come viene spiegato da Dina El-Damak della University of Southern California, e per questo motivo riuscire ad “estrarre” energia dal nostro corpo per alimentare smartphone, tablet o qualsivoglia altro dispositivo mobile potrebbe essere la soluzione giusta. Si pensi ad esempio all’importanza di non dover sostituire le batterie di un pacemaker o di altri dispositivi medici introdotti sotto la nostra pelle.

Sono tante le soluzioni proposte fino ad oggi, incluse l’energia piezoelettrica, l’effetto triboelettrico (la scintilla che si genera quando prendiamo un vestito nell’armadio) o la produzione di energia tramite il movimento. E allora perché non provare con la produzione di energia termoelettrica generata dal calore del nostro corpo? Quest’ultima soluzione si basa sulla differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno del corpo stesso, ed è alla base dello studio guidato da Daryoosh Vashaee della North Carolina State University.

Il dispositivo realizzato dal team di ricerca altro non è che una linguetta metallica che più essere applicata su una maglia o su un bracciale. A differenza delle soluzioni basate sul movimento che, per funzionare, richiedono - appunto - la necessità di non essere mai fermi, il dispositivo in questione non dà a colui che lo indossa alcun compito da svolgere in particolare, in quanto la differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno è già di per sé sufficiente per generare energia. Peccato però che la quantità ottenuta sia troppo poca (si parla di microwatt), rendendo necessaria la creazione di dispositivi molto efficienti dal punto di vista energetico che, per funzionare, richiedono solamente una piccola quantità di calore.

Per risolvere il problema vi sono alcune soluzioni, tra cui quella - poco pratica - di aumentare le dimensioni del dispositivo da indossare. In alternativa, si rende necessaria l’implementazione di dispositivi elettronici capaci di consumare poca energia. Il centro di ricerca sta lavorando anche su questo, con l’intento di realizzare batterie a basso consumo nel settore della cura della salute umana. Il braccialetto smart creato da un consorzio interno all’Università è ad esempio in grado di monitorare la temperatura, l’umidità e i composti organici nell’aria, oltre che offrire dati sul battito cardiaco, i movimenti e la respirazione. Il tutto utilizzando una batteria poco energivora. Chissà che questa non possa essere davvero la strada giusta.


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Commenti

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halbeeee2

no il corpo rilascia calore in base alla differenza di temperatura, assumendo costante a 37 gradi la nostra temperatura il calore uscente è una funzione della sola temperatura esterna, non a caso quando fa caldo sudiamo per smaltire più calore, così che il calore uscente dal nostro corpo sia la somma del calore di evaporazione del sudore e di quello che rilasciamo all'esterno in condizioni normali. Questo dispositivo si comporta esattamente come il sudore: assorbe energia extra dal corpo e lo usa per uno scopo (il sudore lo usa per evaporare e il dispositivo lo immagazzina sotto forma di energia elettrica), ma il flusso di calore tra corpo e dispositivo deve essere SEMPRE h*A*(deltaT). Se sasso e dispositivo come dici tu hanno la stessa capacità termica (energia richiesta per l'equilibrio) e il dispositivo raggiunge la temperatura corporea, il sasso userà l'energia extra per riscaldarsi ulteriormente diventando più caldo della pelle (paradosso), hai ragione sul fatto che raggiungerà in meno tempo l'equilibrio.

Mario

Scusa il ritardo ma purtroppo ci tocca anche lavorare

halbeeee2

Ma lo spero!

29atal

Trema Juve, i cinesi si preparano a fotterti!

Darkat

Beh no, è lo stesso principio, aumenta il calore corporeo e ti aiuta a faticare di più, quindi sudando ma anche bruciando grassi. Non le ho mai usate personalmente ma in palestra sono abbastanza usate

halbeeee2

ei siamo quasi colleghi allora! io sono del politecnico di milano ahahah, comunque tu sbagli nel fatto che non è il nostro corpo a rilasciare una determinata quantità di calore, ma è l'aria a richiederlo! quindi se l'aria chiede 100 J significa che all'aria devono arrivare esattamente 100 J, perciò il dispositivo che trasforma il suo calore in energia si raffredda e dovrà assorbire dalla pelle altro calore per tornare in equilibrio, così il nostro corpo dovrà riscaldare sia l'aria (che vuole sempre i suoi 100J) sia il dispositivo, il corpo dovrà rilasciare quindi 100 J per l'aria e X per il dispositivo!
nel tuo ragionamento non hai considerato che se il sasso assorbe 10 J e il dispositivo anche, se quest'ultimo ne trasforma 5 in energia e 5 li usa per riscaldarsi dovrà assorbirne altri 5 per andare in equilibrio! (ovviamente considerando che serva un flusso di 10j per l'equilibrio termico e il dispositivo abbia rendimento del 33%)

Mario

Sono un ingegnere meccanico dal politecnico di torino, ciò ovviamente non mi da in automatico la ragione e so qual è la situazione dell università in Italia ma insomma un minimo di basi di termodinamica penso di averle

Vinx

Perché non collegarlo ai neuroni W, w, c? Per una termoregolazione ><37'C?

halbeeee2

sono le basi di un esame di fisica tecnica all'università, c'è poco da discutere sopra. Il pannello solare usa le radiazioni termiche, il dispositivo in questione usa la conduzione del calore, se non hai chiara l'abissale differenza tra le due cose immagino che tu non abbia ottime conoscenze della termodinamica. per tornare al tuo esempio del sasso e del dispositivo devono si assorbire la stessa quantità di calore per arrivare all'equilibrio termico, ma il dispositivo necessita di ulteriore energia termica (calore) da trasformare in energia elettrica!

Mario

L'esempio del pannello ha lo stesso principio in quanto la somma totale di energia emessa è la stessa ma sapevo che poteva essere fuorviante. Comunque tralasciando l'esempio del pannello se non lo condividi, perché pensi che l'argomentazione del mio ultimo commento sia sbagliata? Parlando di conduzione la pietra trasforme tutta l energia che assorbe in calore invece il dispositivo ne trasformerebbe una parte in energia elettrica. In entrambi i casi il corpo emette la stessa quantità di energia e la somma totale di energia è costante. Convieni con me?

halbeeee2

il pannello solare è un caso completamente diverso perché è un collettore solare che trasforma in energia il calore arrivato dal sole per irraggiamento, un pannello solare non funziona se lo copro con un pezzo di ferro incandescente; qua si parla di conduzione termica, trasformare calore conduttivo in un altro tipo di energia significa letteralmente raffreddare un corpo sottraendogli calore

Mario

Non vorrei peccare di presunzione ma forse stai commettendo lo stesso errore di Vincenzo. Ammettiamo necessario un flusso di calore X e che l'ambiente sia costituito da uno spazio infinito di aria a 25 gradi e da una pietra anche essa a 25 gradi. La pietra assorbe una frazione Y del mio flusso di calore X (stiamo un po' banalizzando il concetto) e tende ad aumentare leggermente la sua temperatura raggiungendo una temperatura di equilibrio data dall'energia che riceve dal mio corpo e da quella che cede sotto forma di calore. Se al posto della pietra ci fosse il dispositivo in questione esso sfrutterebbe una parte della energia che riceve dal mio corpo e la trasformerebbe in energia elettrica che accumula in una batteria (o ricarica lo smartphone ecc) invece di trasformarla tutta in calore come farebbe la pietra. Pensa per esempio ai pannelli solari: essi non creano energia dal nulla e non la succhia succhiano al sole (che altrimenti dovrebbe raffreddarsi o "bruciare più intensamente"), che emette sempre la stessa quantità di energia, ma ne trasformano una parte in energia elettrica ed una parte in calore. Una pietra al posto dei pannelli trasformerebbe tutta l'energia che riceve dal sole in calore.

halbeeee2

il dispositivo "intercetta" il calore uscente dal nostro corpo, ma se per essere in equilibrio con l'ambiente devo avere un flusso di calore X quello deve essere, ergo se qualcosa assorbe quel calore il nostro corpo deve rilasciarne di più, altrimenti o non sei in equilibrio con l'ambiente o hai generato energia dal nulla per caricare il tuo telefono.
questo dispositivo sfrutta il corpo umano come una vera e propria batteria da scaricare.

Mario

Quindi produce energia grazie alla differenza di temperatura tra corpo ed ambiente, non "succhia" e quindi non "estrae" energia dal corpo

Mario

Per fortuna è scritto "estrarre" tra virgolette proprio perché il termine non è fisicamente corretto. Come dice anche l'articolo "...la differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno è già di per sé sufficiente per generare energia...".
Idealmente dovrebbe essere assimilabile ad una macchina in grado di seguire un ciclo di carnot per avere il più alto rendimento possibile (comunque inferiore all'unità come ben sai dato che ovviamente l'ambiente non si trova allo zero assoluto). Oppure più probabilmente sfrutterebbe l'effetto seebeck andando a produrre energia grazie alla differenza di temperatura.

Vincenzo Caputo

Non c'è scritto da nessuna parte che viene recuperata solo l'energia che andrebbe comunque dispersa. Questa è una tua supposizione e mi sembra piuttosto improbabile visto che il problema che hanno è proprio quello della scarsa energia che riescono ad ottenere.

Mario

Forse non hai capito bene. Con le dovute approssimazione, se tu sei a 37 gradi e l'ambiente a 25 la piastra si potrebbe a circa 25 gradi. Quindi la piastra grazie alla differenza di temperatura col tuo corpo sfrutta una parte di energia che il tuo corpo le cede. Se togliessimo la piastra, il corpo cederebbe circa la stessa quantità di energia all'ambiente che occuperebbe la stessa piccola superficie lasciata libera dalla piastra.

Vincenzo Caputo

Ok ci rinuncio e ti faccio i miei complimenti: hai trovato il modo di generare energia dal nulla! Ti consiglio di brevettare subito il tutto!

Mario

Non credo...prova ad indossare una armatura, non credo che avresti freddo come se fossi nudo

Vincenzo Caputo

Quelle servono solo a sudare (quindi disidratarti). Completamente inutili!

Vincenzo Caputo

Esatto... avrebbe la stessa temperatura dell'ambiente esterno, quindi sarebbe (almeno su quella piccola superficie) come essere nudi!

il Gorilla con gli Occhiali

Bene, molto bene muahahaha!

Darkat

Esistono le panciere termiche da un bel pezzo se è per questo, e funzionano decisamente in maniera più forzata di questo dispositivo

Mario

La piastra metallica avrebbe la stessa temperatura dell'ambiente esterno, quindi non ti farebbe bruciare più calorie. Per farti bruciare più calorie dovrebbe essere raffreddata (ovviamente ciò necessiterebbe di altra energia...) e portata, appunto, ad una temperatura più bassa dell'ambiente esterno.

steek

Una volta...ora è dismessa e l'ha appesa al chiodo. Idem Mia khalifa.

steek

Qualcuno ha già detto Matrix? La fine è vicina ;D

Vincenzo Caputo

Il calore disperso nell'ambiente esterno dipende dall'ambiente esterno. Per esempio se l'ambiente esterno è a 0 gradi il tuo corpo lavorerà di più che se ci fossero 25 gradi per mantenere la temperatura corporea a 37 gradi. Dipende anche da tuo grado di isolamento dall'ambiente esterno: se hai un piumino addosso disperdi meno calore che se fossi in canotta, ecc... se hai una piastra metallica che assorbe il tuo calore per convertirlo in energia elettrica, perchè è di questo che stiamo parlando, allora brucerai più calorie. Non lo dico io lo dice la fisica! L'energia non si produce dal nulla! Ripeto, che poi all'atto pratico la quantità possa essere irrilevante, non lo so!

Mario

Il corpo eventualmente non deve lavorare un po' di più per generare la quantità necessaria, infatti il dispositivo semplicemente utilizza una parte di energia che il corpo produrrebbe in ogni caso ma che andrebbe sprecata sotto forma di calore disperso nell'ambiente esterno. In definitiva il corpo non brucerebbe nemmeno una caloria in più grazie alla presenza del dispositivo.

Vincenzo Caputo

Pensi che il corpo umano generi calore dal nulla! Brucia calorie per generare calore. Se parte di questo calore viene utilizzato per generare energia elettrica per un dispositivo esterno, significa a tutti gli effetti calore sottratto al corpo che deve lavorare un po' di più per generarne la quantità che gli serve. Che poi la quantità sottratta sia significativa ai fini del computo calorico giornaliero, ammetto di non saperlo!

YouMad

Se si stanno concentrando nella realizzazione di un dispositivo che permettere di sfruttare il calore anche senza la necessità di movimento.. Cosa contrasterebbe?

Vincenzo Caputo

Associati ad una turbina microeolica penso si possa fare :D

Vincenzo Caputo

Ti dicono bene! Forse non hai capito il mio commento!

YouMad

Hai proprio letto l'articolo mi dicono

andrea55

E con un accendino quintuplica

Vincenzo Caputo

Permetterebbe anche di contrastare l'obesità, vera e propria piaga dei tempi moderni. Sarebbero a tutti gli effetti calorie bruciate! ;)

Sungfive52

soprattutto coi peti

elfabio80

Posso generare energia anche con i peti?

BestInTheWorld

La fig4 di sasha Grey riuscirà a produrre più energia di una centrale nucleare

ondaflex

In tal caso più piccoli faranno gli smarttphone meglio sarà, senza alcun dubbio...

Giorgio

Pure le macchine di Matrix ci usavano allo stesso modo, notizia vecchia :D

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