向人体借点能量

科学家将人们在睡眠状态下身体的功耗定义为“基础代谢率”。普通成年人的基础代谢率平均为85瓦特，高于一台家用电风扇的功率（40～60瓦特）。在这85瓦特中，肝脏和脾脏的总功耗约为23瓦特。肝脏是能量代谢和解毒器官，脾脏是重要的免疫器官之一，同时负责过滤和储存血液。除去肝脏和脾脏，其余器官和组织按照功耗大小依次为：大脑（16瓦特）、骨骼肌（15瓦特）、肾脏（9瓦特）、心脏（6瓦特）、其他组织和器官（共16瓦特）。

那么，人能输出多大的功率呢？在短跑时，普通人能达到300～400瓦特的输出功率，但只能维持几分钟。受过专业训练的自行车运动员，能保持数小时如此强度的功率输出。世锦赛男子100米短跑选手，甚至能在短时间内爆发出2000瓦特的输出功率。这个数字听上去很大，但就连老掉牙的“幸福250”摩托车的最大输出功率都能达到7300瓦特。看来，人的输出功率确实很一般。

据科学家统计，一个吃饱饭、干劲十足的成年体力劳动者，可以在8小时的工作时间内持续保持75瓦特的做功输出。不过，要将这些机械能转化成电能等其他形式的能量，势必会有损耗。例如，我们在战争片中经常可以看到一个背着战地电话的电话员，在拨打电话前他必须卯足劲儿，转动好几十下固定在电话机上的手摇杆，才能通过电话内置的小型电磁发电机，给电话机（5～10瓦特）提供足够的电能用于通信。据转过战地电话手柄的人回忆，这种设备转动起来相当吃力，没有强健的体格根本转不了一圈。

在智能手表已经十分普及的今天，能不能让智能手表直接从人体获得电能呢？让人转手柄发电的方法肯定是难以推广的，因此一些科学家想到了利用人类身体的热量。为了满足一天24小时的能量需求，一个成年人一天要从食物中获取约2000千卡的能量。我们从食物中获得的能量有三个归宿：其一，用于维持我们身体运作;其二，被转化成脂肪储存起来;其三，转化成热量。其中，许多热量并没有被我们所使用，而是通过我们皮肤和呼出的气体持续散佚到周围环境中，而且总量还不少，这也是为什么冬天人多的房间更暖和的原因。

既然人体会持续散佚热量，那么我们为何不将这部分废热收集起来，为低能耗的电子设备供电呢？

1821年，德国物理学家塞贝克发现，用两种不同材料的金属导线连接冷源和热源，在这样的回路中能够产生电流。他将这种由温差产生电流的效应称为热电效应。如果我们佩戴上一块配备有热电发电装置的手表，那么只要我们体温高于外界温度，这块手表就能利用温差进行发电。这样的热电装置每平方厘米的发电功率约为30微瓦，而普通电子表的功率仅约为5微瓦。

2016年，某智能手表厂商推出了一款热电智能手表，但其功能十分寒酸：除了普通手表的计时功能，只有简单的计步、热量计算和睡眠跟踪功能。这很可能是因为手表内部本就不富裕的空间在被塞进不小的热电模块后，就装不下其他类型的传感器了。

休息状态下人体平均耗能为85 瓦特

相比手表，人体医用植入设备更需要免更换电池的特性。科学家正在想办法提高热电装置的发电效率，从而让植入医疗设备可以从人体获取能量，免去患者定期取出設备、更换电池的痛苦。

一些胃病患者吃下食物后，胃部无法正常收缩，导致食物不能从胃部排空进入肠道。为了维持正常的胃动力，医生需要给他们植入人工胃起搏器。胃起搏器是一个长约6厘米的装置，可以通过电击胃部肌肉，恢复胃部蠕动，使患者的消化系统正常工作。目前的热电装置已经可以利用0.3 ℃左右的温差进行微弱发电，这为未来医用设备完全从人体获得能量做好了准备。

将人体的热量转化成电能，热电装置必须柔韧、纤薄且无毒。虽然薄片式的热电发电装置不如那些有大型热储单元的热电发电装置的发电效率高，但无论是智能可穿戴设备还是医疗植入设备，它们中多数的平均功耗都在微瓦级，薄片式热电发电装置已足够支撑这些设备。即便要支持更高功耗的设备，也不是没有办法。一些科学家将热电发电薄膜植入衣物中，利用面积较大的腰腹部进行热电发电，有效解决了为更大功率设备供电的问题。

不仅人可以使用热电发电装置，就连“好奇号”火星车和“旅行者2号”等深空探测器都配备了热电发电模块。旅行者2号的该模块能够持续运转40年，在此期间，该模块会将电能源源不断地供给“旅行者2号”。

排空能力弱的胃需要人工设备的刺激

已经飞至太阳系边缘的“旅行者2号”探测器，其中就配备了热电发电模块