可穿戴技术中的供能问题.PPT

可穿戴技术中的供能问题 何　伊 任一杰 江文豪 金泽淏 第三研讨群 2014年12月28日 指导老师 杨晓非 曹丹华 张敏明 彭启敏 * 目前可穿戴设备的电池续航时间短。普通的智能手表电池使用时间在24小时左右，如果开启更多功能耗电量会增加，这样使用者不得不每天充两次电才能正常使用。 问题来了… 到底能不能 用热电为我们的 可穿戴设备续航呢？… 可穿戴设备中的供能问题 现状 传统模式 不便之处 未来 热电 材料 效率 压电 太阳能供电 研究思路 原理 结构 无线输电 小实验 人体的能量每时每刻都在以热量的形式流失，即使只是坐着阅读一篇文章，流失的热量也有100瓦，运动越激烈，流失的能量越多。据测算，一个体重50公斤的人一昼夜所消耗的热量约2500千卡，若将这些热量收集起来，可将50公斤的水从0℃加热到50℃。 经过科学研究，人体与外界的温差，冬季在10℃~18℃之间，春秋两季在10℃~15℃之间，夏季在12℃~15℃之间，基本上是一个常数。所以，利用人体与外界的温差发电的确有可能。 材料 结构 效率 原理 热电供能原理 如图1所示： A、B两种不同导体构成的回路，如果两个结点所处的温度不同（T1和T2）不等回路中就会有电动势存在。这一现象是德国物理学家塞贝克发现的，被称为塞贝克效应，它是温差发电技术的理论基础。 原理 材料 结构 效率 什么材料 可以 如此强大 热电材料 结构 效率 原理 材料 结构 效率 原理 材料 目前大多数制冷元件都采用的热电材料热电优值(ZT)一直徘徊在1左右，极大限制了其应用。 Bi2Te3基热电材料的低维化和掺杂是当前提高材料热电性能的主要研究方向，尤其是将纳米技术应用到此种材料中，可使其热电性能得到成倍的提高。 热电材料 结构 效率 原理 材料 我们需要怎样的结构才能利用起这些材料发电呢？ 据德国《科学画报》杂志报道，来自德国慕尼黑的一家芯片研发企业研究出的一种新型电池，主要由一个可感应温差的硅芯片构成。当这种特殊的硅芯片正面“感受”到的温度较之背面温度具有一定温差时，其内部电子就会产生定向流动，从而产生“微量但却足够用的电流”。负责研发这种电池的科学家温纳·韦伯介绍说，“只要在人体皮肤与衣服等之间有5℃的温差，就可以利用这种电池为一块普通的腕表提供足够的能量。” 结构设计 结构 效率 原理 结构 材料 与散热外壳紧密结合，与空气接触。 与皮肤（热源）紧密贴合 保温隔热材料 探索 并未结束 无线输电 导线输电在可穿戴设备中的缺陷 占空间 携带不便捷 需要人工连接 采用无线输电方式 磁耦合共振 结构 效率 原理 结构 材料 * 无线输电 磁耦合共振 目前最适用于可穿戴设备中无线输电的方式，简单的说，它通过两个磁感应线圈之间的共振实现能量的“隔空”传输，其传输距离约为两米，且因为利用的是非辐射磁场而不会对人体有任何伤害。 结构 效率 原理 结构 材料 * 无线输电 在此基础上，我们的设想是将一个磁感应线圈安放在热电发电装置内部，另一个安放进可穿戴用电器中，从而实现能量的转化与传输同时进行，增加便捷性? 。 结构 效率 原理 结构 材料 线圈 * 热电数据 结构 材料 原理 效率 实际情况如何呢 * 热电实验 结构 材料 原理 效率 SP1848-27145 参数如下: 温差20度：开路电压0.97V,发电电流：225MA 温差40度：开路电压1.8V,发电电流：368MA 温差60度：开路电压2.4V,发电电流：469MA 温差80度：开路电压3.6V,发电电流：558MA 温差100度：开路电压4.8V,发电电流：669MA * 可穿戴 薄膜技术 MEMS技术 感谢您的倾听， 愿解答您的疑问！