Носимое оборудование на биотопливных элементах

[Обзор] Группа инженеров разработала растяжимый топливный элемент, который извлекает энергию из пота и может питать электронные устройства, такие как светодиоды и радиоприемники Bluetooth. Ячейки биотоплива имеют в 10 раз больше энергии на площадь поверхности, чем любые существующие носимые ячейки биотоплива. Эти устройства могут питаться от целого ряда носимых устройств. Биотопливные элементы могут растягиваться и изгибаться, соответствовать эргономике. Эпидермальная биотопливная ячейка сделала значительный прорыв в полевых условиях и работает над тем, чтобы сделать оборудование достаточно гибким и иметь достаточную прочность. Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего могут добиться этого прорыва, сочетая передовую химию, современные материалы и электронные интерфейсы. Это позволяет им создавать убирающуюся электронную основу с помощью фотолитографии и использования трафаретной печати для изготовления катодных и анодных матриц из подложек трехмерных углеродных нанотрубок. Биотопливная ячейка оснащена соответствующим ферментом, который окисляет молочную кислоту, присутствующую в поте организма, для производства тока, который преобразует пот в источник энергии. Инженеры описывают, как они подключают биотопливный элемент к разработанной печатной плате, и доказывают, что устройство способно питать светодиод и что человек, носящий его, может путешествовать на велосипеде. Острова и мосты Для совместимости с носимым оборудованием биотопливные батареи требуют гибкости и растяжимости. , Поэтому инженеры решили использовать так называемую исследовательскую группу «Сюйчжоу», которая разработала структуру «остров-мост». По сути, аккумулятор состоит из множества пружинных конструкций, соединенных с колонной. Половина сетки образует анод аккумулятора, другая половина - катод. Пружиноподобная структура может быть растянута и согнута, чтобы сохранить гибкость батареи без деформации анода и катода. Затем исследователи использовали трафаретную печать для нанесения слоя биотоплива на верхнюю часть анода и катода. Увеличение плотности энергии Самой большой проблемой для исследователей является увеличение плотности энергии биотопливных элементов, то есть энергии, которая может генерироваться в площадь поверхности. Увеличение плотности энергии является ключом к улучшению работы биотопливных элементов. Чем больше энергии вырабатывают клетки, тем они сильнее. «Нам нужно найти наилучшее сочетание материалов и как их использовать», - говорит Амай Бандодкар, один из первых авторов статьи. Чтобы улучшить плотность мощности, инженеры на аноде и катоде напечатали на верхней части 3D-структуру углеродных нанотрубок. Эта структура позволяет инженеру использовать большее количество ферментов в точке катода с молочной кислотой и оксидом серебра для загрузки каждого анода. Кроме того, трубка облегчает перенос электронов, что значительно повышает производительность ячеек биотоплива. Испытание применения Ячейка биотоплива может быть подключена к специальной плате, производимой исследовательской группой Mercier. Плата представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный ток, который исключает мощность, вырабатываемую топливным элементом, и изменяется по мере того, как пользователь производит пот и преобразует его в постоянное напряжение постоянной мощности. Исследователи были оснащены четырьмя проектами в сочетании с панелями из биотоплива и позволяли им ездить на неподвижном велосипеде, и испытуемые могли включать синий светодиод в течение примерно четырех минут. Следующим шагом будущей работы должно стать два пути. Во-первых, оксид серебра, используемый на катоде, является светочувствительным материалом, который со временем разлагается. В конечном счете, исследователи должны найти более стабильные материалы. Кроме того, концентрация молочной кислоты в поте человека со временем уменьшается. Вот почему проект может только зажечь светодиод в течение четырех минут во время езды на велосипеде. Команда изучает способ накопления энергии, когда концентрация молочной кислоты достаточно высока, а затем ее высвобождение.
Источник: Meeyou Carbide