人體是一臺(tái)發(fā)電機(jī)

柯延

美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員設(shè)計(jì)出一款能將人體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能的裝置，將其嵌入鞋底，靠日常走路就能產(chǎn)生20瓦左右的電力，足夠?yàn)槭謾C(jī)等移動(dòng)電子設(shè)備供電。有了這種發(fā)電機(jī)，充電器可以丟在一邊，我們?cè)僖膊挥脫?dān)心手機(jī)會(huì)沒(méi)電。此外，科研人員還表示，除了走路，人類日常的呼吸、心跳、體溫甚至血液都可以發(fā)電。

總之，人體就是一臺(tái)多功能發(fā)電機(jī)。在日常生活中會(huì)產(chǎn)生很多能量，用于肢體運(yùn)動(dòng)、維持體溫、體內(nèi)循環(huán)等，這些多種多樣的能量基本沒(méi)被使用過(guò)，就直接流失了。

比如機(jī)械能，一個(gè)人走一步就能產(chǎn)生6～8瓦的電能。美國(guó)麻省理工學(xué)院的兩名研究生曾經(jīng)設(shè)計(jì)了一種地板，在人流集中的地方收集走路、跳舞以及跳躍等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能，將其轉(zhuǎn)化成電能。他們稱之為“人群電場(chǎng)”。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，人群加在一起走三萬(wàn)步產(chǎn)生的電力，就足以推動(dòng)一輛火車移動(dòng)一秒。

再比如熱能，人體的能量每時(shí)每刻都在以熱量的形式流失，即使只是坐著閱讀一篇文章，流失的熱量也有100瓦，運(yùn)動(dòng)越激烈，流失的能量越多。據(jù)測(cè)算，一個(gè)體重50公斤的人一晝夜所消耗的熱量約2500千卡，若將這些熱量收集起來(lái)，可將50公斤的水從0℃加熱到50℃。美國(guó)新澤西州電信電話公司設(shè)計(jì)建造了一座新穎的辦公大樓，利用樓內(nèi)的能量收集置換裝置，將在大樓內(nèi)工作的3000多名員工所散發(fā)的熱量收集起來(lái)并置換為電能，用于照明、電腦辦公，甚至調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，使之保持在18~ 29℃之間。

另外，還有化學(xué)能，人體內(nèi)種類繁多的化學(xué)物質(zhì)和微生物。它們的能量屬于化學(xué)能。

很多問(wèn)題有待解決

但是，用人體能量發(fā)電目前存在三個(gè)問(wèn)題：第一，不穩(wěn)定。能發(fā)多少電，發(fā)多長(zhǎng)時(shí)間的電都是隨機(jī)的，很難支持連續(xù)用電。第二，電力弱。單個(gè)人體能產(chǎn)生的電力總量很小，使用范圍有限。第三，收集難。如何將人體產(chǎn)生的電力收集使用，不是連根電線那么簡(jiǎn)單。用人體發(fā)電最大的難題在于，如何不妨礙日?；顒?dòng)和身體健康。這一點(diǎn)不論對(duì)機(jī)械能、熱能還是化學(xué)能都是關(guān)鍵。

比如用熱能發(fā)電。1998年，日本精工手表公司就曾研制出一款不需要電池的手表，依靠從手腕皮膚吸收幾微瓦熱量就能自行運(yùn)轉(zhuǎn)，原理就是熱電效應(yīng)。手表中的發(fā)電裝置，一邊貼著人體，另一邊接觸外界。人體的恒定溫度一般在37℃左右，外界的自然溫度在一般情況下總是與人體溫度有差異。這款手表就是利用人體與外界的溫差來(lái)提供能量。但其外形笨重、價(jià)格昂貴，再加上人體周身皮膚的溫度輸出功率很小，難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平，因此精工公司至今也沒(méi)有將這款手表投入商業(yè)生產(chǎn)。

想用人體的化學(xué)能發(fā)電，需要使用人體內(nèi)的葡萄糖或微生物等原料。以葡萄糖為例，葡萄糖廣泛存在于各種食物中，是人體活動(dòng)所需能量的重要來(lái)源，有研究表明，人體每天攝入的食物所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1000節(jié)AA電池。2005年，日本曾經(jīng)開發(fā)出一種新型電池，利用血液中的糖分作為燃料來(lái)發(fā)電。這種電池的電極上涂有酶，可以分解血液中的葡萄糖。葡萄糖分解后，電子在電池兩極之間移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流。利用人民幣1分硬幣大小的電極可以得到0.2毫瓦的電量。

這種電池的實(shí)驗(yàn)原理很簡(jiǎn)單。但是想真正用到人體內(nèi)，則很難。首先，產(chǎn)電量很弱。其次，對(duì)人體是否安全還很難說(shuō)。所以相比較而言，在人體的機(jī)械能、熱能和化學(xué)能發(fā)電的設(shè)想中，化學(xué)能目前是最難也最需要謹(jǐn)慎操作的。

有科學(xué)研究認(rèn)為，一個(gè)人一生中至少有1/3以上的能量被白白浪費(fèi)掉，全世界有60多億人口，如果能將這部分能量開發(fā)，用來(lái)發(fā)電，就相當(dāng)于建造了10座百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電站。也許將來(lái)會(huì)有一天，這種設(shè)想會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。（編輯林妙）