Energie uit lichaamswarmte via thermo-elektrisch textiel

Het menselijk lichaam geeft in rust gemiddeld 100 watt aan warmte af. Thermo-elektrische generatoren (TEG's) maken gebruik van het Seebeck-effect om een deel van die verloren energie om te zetten in elektriciteit. Dit natuurkundige principe ontstaat wanneer er een temperatuurverschil is tussen twee verschillende elektrische geleiders, waardoor er een elektrische spanning wordt opgewekt.

Geleidende polymeren in de vezel

Om kleding flexibel te houden, worden stijve metalen componenten vervangen door geleidende polymeren zoals PEDOT:PSS. Deze polymeren hebben een moleculaire structuur die elektronen laat bewegen terwijl de stof aanvoelt als een regulier textiel. De efficiëntie van deze omzetting wordt uitgedrukt in de Z-waarde, een cijfer dat de verhouding tussen elektrische geleidbaarheid en thermische isolatie weergeeft.

In België doen onderzoekscentra zoals imec in Leuven en de Universiteit Gent onderzoek naar deze draagbare technologie. Waar we hier gewend zijn aan batterijen in sporthorloges die wekelijks aan de lader moeten, streeft de lokale tech-sector naar sensoren die volledig autonoom werken op lichaamswarmte. De kosten voor dergelijke hoogtechnologische kledingstukken liggen momenteel aanzienlijk hoger dan die van standaard sportuitrusting.

Toepassing in medische monitoring

De opgewekte stroom, vaak in de grootteorde van enkele microwatts per vierkante centimeter, is voldoende om kleine sensoren aan te sturen. Deze sensoren meten de hartslagvariabiliteit of de glucosewaarden in zweet zonder dat er een externe batterij nodig is. Omdat de generatoren geen bewegende delen bevatten, treedt er geen mechanische slijtage op in de energiebron zelf.

De integratie gebeurt door de thermo-elektrische materialen direct op de vezels te printen of te weven. Voor een optimale werking moet de binnenzijde van de stof direct contact maken met de huid, die een constante temperatuur van ongeveer 37 graden Celsius nastreeft. De buitenzijde van de stof moet de warmte juist afgeven aan de omgeving om het noodzakelijke temperatuurverschil in stand te houden. Informatie over de huidige stand van de techniek en beschikbare prototypes is te vinden bij gespecialiseerde textielinstituten.