用3D打印和酶开发的生物燃料电池能将汗水转化为电能

美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)雅各布工程学院的一个工程师团队宣布了一项突破性的发明——可以从人体汗水中提取能量的伸展生物燃料电池这种电池能为蓝牙无线电和LED等可穿戴电子设备供电每个单位面积产生的电量是现有的可穿戴生物燃料电池10倍。这项研究已经发表在《Energy & Environmental Science》杂志上。

之所以能从汗液中提取能量是因为电池里一种氧化汗液中的乳酸并产生电流。通过使用丝网印刷平板印刷3D打印,雅各布工程学院团队制作了一个伸展的电气基础,以创建基于碳纳米管的阴极和阳极阵列。

在论文中研究人员解释了他们如何将这种生物燃料电池连接一个定制电路板然后能为LED供电。

为了具有更好的可穿戴性,该团队的生物燃料电池必须是可拉伸的,所以他们使用了一种称为桥梁和岛屿的结构,一排排的点构成电池,所有这些都由可以弯曲和拉伸弹簧结构连接在一起。一半的点构成电池的阴极,而另一半构成阳极,并且由于这种结构具有的灵活性,当生物燃料电池弯曲时也不变形。结构的基础是金,平板印刷技术制造的。然后,团队使用丝网印刷在点上沉积了多层生物燃料。

研究小组制造了一个定制的电路板——一个DC / DC转换器,能接收电池产生的电量使其更均匀因为电量会随着人体产生的汗水量变化),然后将电量转换为电压恒定的恒定动力

生物燃料电池连接到电路板之后,四个测试对象戴上这种生物燃料电池--电路板组合,同时踩一辆固定的运动自行车。随着测试对象的出汗,生物燃料电池--电路板组合能为蓝色LED供电四分钟。

研究团队仍然有许多工作要做,首先找到比感光和随时间推移而分解的氧化银更稳定的阴极材料。此外,测试对象汗水产生的电量只能LED四分钟,因为汗水中的乳酸浓度随着时间的推移而稀释。研究人员目前正在研究方法来储存在乳酸浓度较高时产生的电量,然后逐渐释放。


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