（2021-07-20）手汗也能有能量？美國聖地牙哥加州大學的奈米工程學者們說，汗內的乳酸鹽能用來驅動電池，手指就成了帶著走的生物燃料電池...
（2021-07-20）手指會出汗，似乎沒見過像身體別處的汗如雨下，但專家告訴我們，手指是身體最會出汗的部位之一，有成千的汗腺，出的汗多過身體其他部位汗量的千百倍，我們不覺得是因為手指暴露在外，很快就蒸發了。
那手汗有什麼能量？汗內的乳酸鹽可以用來驅動電池，手指就成了帶著走的生物燃料電池，這當然還需要一點加工，是由美國聖地牙哥加州大學的奈米工程學者們加的工。
這個電池約１cm見方，薄薄的一層纏到指尖，接觸到手指先是PVA，然後是膠狀碳泡沫，吸收指尖的汗水，再用酵素啟動汗水中乳酸鹽與氧分子的化學反應，氧變成了水，乳酸鹽變成丙酮酸，排除的電子被引到一個電路，正極含乳酸氧化酵素、負極為鉑片，產生電流。在電極下面附帶可以裝置壓電材料晶片，藉壓力製造更多電能，手指不動靠出汗，手指觸動靠壓電，都能製造電能，然後儲存在一個小電容器，供需要的時候放電。
且不管化學反應，手指的汗能製造多少能源？研究人員實驗，10小時睡眠可以收集400 mil-joules的能量，足夠電子錶運轉24小時；一小時的輕鬆打字與使用滑鼠，可以製造30 mil-joules。
與我們熟知的能源來比，例如１度（1 KW/hour）等於360萬joules，手指的「功力」似乎小了一些，但主持研究的Joseph Wang教授說，汗是自然流出，不必任何勞力的淨收益，這是最大的能源投資報酬。（1 joule = 1 W/second，mil為千分之一）
穿戴電子越來越多，也多為小型，需用能源不多，手指就發揮作用，研究人員把一個化學反應數位顯示器連接上這個電池，每十秒鐘敲擊十次，或戴在指尖上，都可製造足夠的能量驅動反應與顯示。
更有趣的是，研究人員自己研發一個維他命Ｃ測量器，讓一名受測者吃一粒維他命Ｃ，再用手指尖輕摸集汗器，小顯示器就顯出體內維他命Ｃ的劑量。另一研究人員研發鹽度測試器，也用這個小電池的能源檢測水溶液的含鹽量。
這個手汗小電池的材料很軟，用類似膠紙的帶子纏到手指尖，不太會覺得不便，Wang教授認為可以經常戴著，無論在工作、日常生活、乃至遊戲，凡用手指摸觸，就會自然儲存能量，甚至可以忘記其存在。
而研究人員下一步的工作是與穿戴更緊密的連接，像是手套，以及與無線網路電器的連接。除了更有效與更持久，與別的自主能源結合，創造新一代的自主能源穿戴系統，給聖地牙哥大學研究人員帶來更大的發展潛力。
電子技術的進展把電器縮小到可以穿戴，手錶、健康追蹤器、AR眼鏡等形形色色電子裝置，疫情其間快速增加，據IDC統計，2021年第一季就銷售了一億件，而第二季的銷售也比2020年第二季增加了34.4%（蘋果、三星、小米、華為、BoAt合占60%）。
這許多穿戴電器莫不需要連續的有效能源，傳統的都是用電池及超電容器，但都有使用持久的限制，所以很多裝置朝向節省手能源發展，當然更理想是有自主能源，而且能有足夠的能量傳送資料。
自主的能源，或說自給自足的能源，我們知道的有很多種，像太陽能、身體活動、生物燃料、溫度梯度，雖然都能製造能源，但各有限制。太陽不會永遠照射，利用溫差產生電壓的熱電效應，需要穿戴電器的人與環境有溫差，而利用身體活動製造能源，多需要劇烈的活動才能取得所要的能量。多年前更有學者試將壓電晶體印刷到軟性物質，藉壓力發電，放到鞋裡靠走路充電手機，也構想植入體內，靠動作發電，這當然是不動就不來電。
這些新舊的自主能源最後都落在一個點上，就是Wang教授說的能源投資報酬EROI（Energy Return on Investment），我們收穫能源，要看先投入多少能量，比例是否為我們所接受，以體力活動製造能源為例，不希望費大力氣僅產生少量能源，最理想是從身體被動而經常的輸入，所採集到的能量。手指汗產生的能源雖小，卻有最大的投資報酬，這恐怕是讓聖地牙哥的學者們信心十足的最大「能源」了。
Wang教授說，畢竟我們還有十隻手指。
本文取材自2021年７月18日「那福忠西海岸數位隨筆（213）」：手指汗的神奇能量
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