Laufen, schwitzen, laden. So könnte die Zukunft von Smartwatches aussehen. Forscher der University of California San Diego haben eine Art Brennstoffzelle entwickelt, die dazu in der Lage ist, aus körperlichem Schweiß Energie zu gewinnen.
Die Ausdauerfähigkeit eines Akkus bestimmt bei den meisten Wearables ihre Einsatzmöglichkeiten. Gerade bei Outdooraktivitäten ist eine lange Akkudauer und eine möglichste kurze Ladedauer von entscheidender Bedeutung. Bei normaler Nutzung schaffen immer mehr Smartwatches inzwischen 10 bis 14 Tage durchzuhalten, manche sogar noch länger. Wird zusätzlich GPS genutzt, sinkt die Laufzeit rapide und erreicht bei manchen Modellen nur noch wenige Stunden. Ideal wären also Lademöglichkeiten, die dafür nicht auf eine externe Stromquelle angewiesen sind. Erste Uhren haben dafür beispielsweise Solarmodule im Ziffernblatt verbaut oder versuchen die Bewegung des Arms in Energie umzuwandeln. Doch diese Bewegungsenergie lässt sich nur zu einem sehr geringen Teil von unter einem Prozent in nutzbare Energie umwandeln.
An einem anderen Weg forscht ein Team um Lu Yin von der University of California San Diego. Sie versuchen aus Schweiß Energie zu erzeugen und können nun erste Erfolge vermelden. Für eine serienreife Anwendung sind die Ergebnisse allerdings derzeit noch nicht geeignet. Dennoch konnten die Forscher genügend Strom für den 24-stündigen Betrieb einer normalen Armbanduhr erzeugen. Sie bedienten sich dafür innovativer Werkstoffe, die einerseits den notwendigen Schweiß erfassen und wandeln können, andererseits nur sehr wenig Platz benötigen und vor allem die gewonnene Energie auch Speichern können. So wurden kleine dehnbare Plättchen entwickelt, die an den Fingerkuppen befestigt werden. Dabei spielt es keine Rolle, wie aktiv der Träger gerade ist. Sogar im Schlaf konnte mit dem Verfahren Strom erzeugt werden. Je mehr Bewegung dazukommt, umso effizienter wird die Ausbeute. Für die Fingerkuppen haben sich die Forscher entschieden, weil dort eine besonders große Menge Schweißdrüsen vorhanden sind und entsprechend viel Schweiß geerntet werden kann, wie die Forscher das nennen.
Der Vorteil des Verfahrens liegt für die Forscher allerdings in der unkomplizierten Nutzung während des Tags und auch in der Nacht. Für eine solche Technologie gäbe es zahlreiche Einsatzmöglichkeiten, zumal sich Wearables auch in der Medizin immer weiter durchsetzen und eine immer ausgereiftere Sensorik bereitstellen, um beispielsweise den Insulinspiegel oder die Herzfrequenz zu überwachen. Die dafür nötige Energiegewinnung aus Schweiß zu generieren, würde einer solchen Entwicklung sicher weiter Vorschub leisten. Besonders interessant dürfte der Einsatz aber auch für Smartwatches sein, wenn diese betrieben werden können, ohne immer wieder an die Steckdose zu müssen.
Die Studie „A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment” im Original.
Bilder: © 2021 Elsevier Inc.