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Powering wearable devices by human heat with highly efficient, flexible, bio-inspired generators

Descripción del proyecto

Los generadores termoeléctricos flexibles convierten el calor corporal en energía eléctrica

El internet de todo (IoE, por sus siglas en inglés) es la interconectividad de todo tipo de dispositivos, así como de personas y datos. Los dispositivos ponibles son importantes en este nuevo panorama digital porque proporcionan un flujo constante de datos. Los dispositivos ponibles del IoE tienen aplicaciones en diversos sectores, desde la sanidad y el deporte hasta la producción. Sin embargo, las baterías son un componente esencial. La duración limitada de las baterías supone un reto importante. El equipo del proyecto POWERbyU, financiado con fondos europeos, desarrollará generadores termoeléctricos flexibles capaces de captar el calor corporal y convertirlo en energía eléctrica para suministrar energía a dispositivos electrónicos ponibles y autoalimentados. Los generadores termoeléctricos flexibles podrán adaptarse a la forma del cuerpo y otras superficies, lo cual los convierte en ideales para dispositivos ponibles y aplicaciones para edificios, textiles y envases.

Objetivo

Self-powered wearable electronic devices will be key technologies for future portable electronic systems in the Internet of Everything (IoE). However, their potential is limited because of their need for batteries, which are bulky, heavy, lack the flexibility to be adapted to the human body, and require frequent recharging or replacement. In that context, flexible thermoelectric generators (TEGs) that capture the body’s heat and convert it into electrical energy are a potentially promising and sustainable alternative.
Nevertheless, commercial TEGs are produced on rigid substrates, so they cannot adapt to the human body. The current solution proposed is to produce them on flexible polymeric substrates, which unfortunately have low thermal conductivity, the active power-generating layer must be very thick, and it is not efficient enough. Additional problems are no good electrical and thermal contacts and the non-availability of commercial low input power DC-DC converters.
POWERbyU seeks to merge four scientifically disruptive concepts to achieve the technological breakthrough of getting flexible and efficient enough flexible TEGs:
1) generate not yet existing bio-inspired, nano-engineered, flexible polymeric substrates with very high thermal conductivities in the out-of-plane direction.
2) Generate a bio-inspired patterning of the polymer surface to drive the thermal flow from perpendicular to parallel to the energy generation layer. This is important because then, the important length to avoid thermalization is not thickness but lateral size.
3) Produce world-record efficient quasi-2D thermoelectric layers generated by a unique deposition tool and
4) new solutions to the commercial DC-DC converter. By assembling, all the previous concepts I expect a novel high efficiency, flexible TEG able to generate tens mW/cm2, enough to self-powering wearable devices.
Additional fields of application could be thermal management in buildings, textiles, packaging…

Institución de acogida

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Aportación neta de la UEn
€ 2 499 266,00
Dirección
CALLE SERRANO 117
28006 Madrid
España

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Región
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 2 499 516,00

Beneficiarios (1)