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可充电微生物燃料电池织物,用汗发电

时间:2017-12-20 作者:R. Colin Johnson 阅读:
美国宾汉顿大学的研究人员开发出一种新式的微生物燃料电池,可用于可穿戴设别中采集佩戴者的汗液与供电,为设备提供连续且长期的操作 …
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研究人员陆续开发出各种发光布料、热电能量采集织物以及锌-银氧化物可充电电池织物,最近又进一步将微生物燃料电池织物添加到这一连串的实验室技术中,可望用于未来的可穿戴设备。ylQEETC-电子工程专辑

美国纽约州立大学——宾汉顿大学(Binghamton University)的研究人员Sumiao Pang、Yang Gao与Seokheun Choi在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊发表研究报告,描述一种燃料电池织物的组成结构,将细菌单体整合成单层、软性的可拉伸基板。这种微生物燃料电池(MFC)使用绿脓杆菌(铜绿假单胞菌;pseudomonas aeruginosa)作为酶催化剂,将无薄膜燃料电池的输出提高到每平方公分6.4微瓦(mW)。该材料的电流密度为52微安培/平方公分(mA/cm2),据称可提供较其他实验织物更高的产出,并可媲美Choi先前研究的纸基微生物燃料电池产出。ylQEETC-电子工程专辑

根据研究人员表示,该实验设计采用无薄膜的单室结构,简化了材料的制造,以及提高了微生物燃料电池的性能。为了测试材料的稳定度,研究人员们透过反复拉伸和扭曲操作,并表示未观察到任何的性能退化情形。
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软性可拉伸的微生物燃料电池整合于织物基板上的单层 (来源:Binghamton University)ylQEETC-电子工程专辑

研究人员们将具有导电和亲水性的阳极嵌入织物中的3D微型腔室中,透过液体环境使得细菌发电性能最大化。研究人员表示,用于阴极的固态氧化银/银材料产生了快速的催化反应。
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增强的阳极(SEM图)能够承受无限次的拉伸循环 (来源:Binghamton University)ylQEETC-电子工程专辑

研究人员使用印刷工艺,同时形成了35个独立的微型腔室,表示这种方法能够轻松地扩展,以实现大规模生产织物微生物燃料电池。最后的成果是可伸缩且可扭转的电源,从而用于为可穿戴电子设备供电。此外,根据研究人员表示,还可以将这一组装配置为采集佩戴者的汗水,使其在佩戴时供电,提供连续的长期操作。它也可以作为诸如抛弃式医疗诊断贴片等产品的一次性电源。ylQEETC-电子工程专辑

美国国家科学基金会(NSF)、宾汉顿大学研究基金会和宾汉顿大学分析和诊断实验室小额资助计划为该研究计划提供了资金。研究人员发表的“软性可伸缩的生物电池:在织物单层中整合无薄膜微生物燃料电池”(Flexible and Stretchable Biobatteries: Monolithic Integration of Membrane-Free Microbial Fuel Cells in a Single Textile Layer)一文中提供了更多细节。ylQEETC-电子工程专辑

编译:Susan HongylQEETC-电子工程专辑

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载ylQEETC-电子工程专辑

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R. Colin Johnson
EETimes前瞻技术编辑。R. Colin Johnson自1986年以来一直担任EE Times的技术编辑,负责下一代电子技术。 他是《Cognizers – Neural Networks and Machines that Think》一书的作者,是SlashDot.Org的综合编辑,并且是他还因对先进技术和国际问题的报道,获得了“Kyoto Prize Journalism Fellow”的荣誉。
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