可扩展的生物燃料电池可穿戴设备

[概述]一组工程师开发了一种可伸缩的燃料电池，可以从汗液中提取能量，并为LED和蓝牙无线电等电子设备供电。生物燃料电池每表面积的功率是现有可穿戴生物燃料电池的10倍。这些设备可以在一系列可穿戴设备上供电。生物燃料电池可以伸展和弯曲，符合人体工程学。表皮生物燃料电池在该领域取得了重大突破，并一直致力于使设备具有足够的灵活性和足够的强度。加州大学圣地亚哥分校的工程师可以通过结合先进的化学，先进的材料和电子接口实现这一突破。这允许它们通过使用光刻法和使用丝网印刷来制造可伸缩的电子基础来制造3D碳纳米管基板的阴极和阳极阵列。生物燃料电池配备有相应的酶，其氧化体内汗液中存在的乳酸以产生电流，其将汗液转化为电源。工程师描述了他们如何将生物燃料电池连接到开发的电路板，并证明该设备能够提供LED并且佩戴它的人可以骑自行车。岛屿和桥梁为了与可穿戴设备兼容，生物燃料电池需要灵活性和可拉伸性。于是工程师们决定用他们所谓的“徐州”研究小组开发出“桥岛”结构。从本质上讲，电池由连接到柱子的各种弹簧形结构组成。栅格的一半形成电池阳极，另一半是阴极。弹簧状结构可以拉伸和弯曲，以保持电池的柔韧性，而不会使阳极和阴极变形。然后，研究人员使用丝网印刷将生物燃料层沉积在阳极和阴极的顶部。增加能量密度研究人员面临的最大挑战是增加生物燃料电池的能量密度，即每个生成的能量密度。表面积。提高能量密度是提高生物燃料电池性能的关键。细胞产生的能量越多，它们就越强大。 “我们需要找到最好的材料组合以及如何使用它们，”该论文的第一批作者之一Amay Bandodkar说。为了提高功率密度，工程师在阳极和阴极上印刷了3D碳纳米管结构的顶部。该结构允许工程师在阴极点使用更多的酶与乳酸和氧化银来加载每个阳极。此外，该管使得更容易转移电子，这极大地改善了生物燃料电池的性能。测试应用生物燃料电池可以连接到Mercier研究组制造的定制电路板。该电路板是一种DC / DC转换器，可消除燃料电池产生的电能，并随着用户产生汗液而变化，并将其转换为恒定电压恒定电压。研究人员配备了四个与生物燃料板相结合的项目，并允许它们在固定的自行车上运行，受试者能够为蓝色LED供电约4分钟。下一步，未来的工作需要有两种方式。首先，在阴极处使用的氧化银是随时间降解的光敏材料。从长远来看，研究人员需要找到更稳定的材料。另外，人的汗液中的乳酸浓度随时间被稀释。这就是为什么该项目只能在骑自行车时点亮LED四分钟。当乳酸浓度足够高然后释放它时，该团队正在探索一种储存能量的方法。
资料来源：Meeyou Carbide