4 nov. 2011
2 minuten
Holst Centre en imec hebben een overhemd ontwikkeld met een compleet verborgen geïntegreerde thermoelektrische generator. Deze TEG produceert een gemiddeld vermogen van 1 mW bij 22 °C. Dat wordt 2 mW als de drager rondloopt en bij 17 °C verdubbelen deze waarden. De generator is geschikt als voedingsbron voor ‘wearable’ elektronica, zoals systemen om de gezondheid te bewaken. Omdat de TEG helemaal verborgen is in het textiel is het draagcomfort groot en mag een goede marktacceptatie worden verwacht.
De TEG’s bestaan uit 16-laags thermopiles die zich bevinden tussen twee vlakjes: een hot plate met een diameter van 3 cm en een cold plate van 3 cm x 3,5 cm. Het geheel is 5 mm dik. Ze zijn gemonteerd op een stuk katoen. De koude vlakjes van de thermopiles zijn gelijmd op koolstofvezel dat is ingenaaid aan de binnenkant van het shirt. Uiteindelijk zijn de generator en de bedrading dus verborgen binnen twee katoenen lagen en onzichtbaar aan de buiten- en binnenzijde van het shirt, En, ook niet onbelangrijk: het shirt kan worden gewassen en gestreken.
De TEG is getest met staande en zittende personen en bij verschillende omgevingstemperaturen. Die metingen gaven aan dat in een kantoor bij een temperatuur van 22 °C een gemiddeld vermogen kon worden gehaald van 1 mW. Deze waarde verdubbelt als de proefpersoon loopt. En hij verdubbelt nog eens als de omgevingstemperatuur daalt tot 17 °C. In de praktijk wordt het vermogen dat beschikbaar is voor toepassingen beperkt door de capaciteit van energie-opslagcomponenten. Toch is de TEG een ideale voedingsbron voor laagvermogen draagbare elektronica, zoals gezondheidsbewakingssystemen. Zo is bijvoorbeeld voor draadloze cardiografie nu een vermogen nodig van 0,4 mW en men verwacht dat dit in de nabije toekomst kan dalen tot 0,1 mW.
Het nieuwe thermo-elektrische overhemd biedt een goed compromis tussen optimaal draagcomfort en opgewekt vermogen. Het vermogen had iets hoger kunnen zijn als de thermopiles altijd strak op de huid worden gedrukt, zoals in een eerder ontwikkeld ‘slim-fit’ shirt. In dit eerdere ontwerp werd de TEG op de huid gedrukt door elastische banden en waren de koude vlakken zichtbaar op het shirt aangebracht. Voor het nieuwe hemd waren maar 14 thermopiles nodig om tot hetzelfde uitgangsvermogen te komen. Ook de katoenen laag tussen de huid en de hot plate beïnvloedt het vermogen in negatieve zin, maar hij verhoogt wel het draagcomfort. Anderzijds werd een verbetering in opgewekt vermogen bereikt door het koolstof vezel waar de cold plates op zijn gelijmd. Het koolstofweefsel werkt als een makkelijk te verwerken, flexibele, warmteverdelende laag en het vervangt de rigide aluminium vlakjes die in eerdere concepten werden gebruikt. Proeven met 8 cm x 8 cm koolstofweefsel toonden aan dat de vermogensopwekking met 30% verbeterde, vergeleken met een aluminium warmteverdelingsvlakje van 3 cm x 4 cm.
Anderen lazen ook
