Новая гибкая биотопливная ячейка, предназначенная для износа, экстрагирует энергию от пота
Wearables всегда были проблемой для эффективной работы. Одна исследовательская группа из UCSD разработала прототип биотопливной ячейки, которая стекает с пота.
За последние несколько лет мы наблюдаем значительное увеличение числа компаний, инвестирующих в пригодные для ношения технологии. Из-за этого всплеска уже появилось немало уникальных продуктов. Тем не менее, существует большая проблема с большинством устройств на рынке носителей, и именно поэтому их можно использовать.
Подача питания на эти устройства может показаться тривиальной задачей, но было доказано, что разработка источника питания, который может изгибаться и изгибаться при обеспечении мощности и удержании функциональности, очень затруднительна. Наши современные устройства питаются от нескольких различных средств: от солнечных до гибких силиконовых батарей; но мощность, которую эти устройства производят и потребляют, как правило, очень низка.
Различные международные исследовательские группы предпринимали попытки решить проблему сбора энергии из движения тела или окружающей среды, но не смогли создать источник энергии, который может быть гибким и гибким для будущих устройств.
В недавней статье, опубликованной в журнале Energy and Environmental Science, команда исследователей и инженеров из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработала тип биотопливной ячейки, способной создавать энергию от химической реакции с потом.
Устройство называется эпидермальной ячейкой биотоплива, и считается, что оно является основным преимуществом в топливе с возможностью подачи питания.
Растяжимые, топливные элементы с подогревом
Биотопливная ячейка, разработанная командой, способна соответствовать телу, а также растягиваться и изгибаться множеством способов.
Команда, возглавляемая директором Центра Wearable Sensors в университете, использовала электронные интерфейсы, передовые материалы и некоторую химию ниши для производства устройства.
Биотопливные клетки работают, используя биохимическую реакцию между ферментом и молочной кислотой, содержащейся внутри человеческого пота, для получения небольшого тока. После установления этой реакции команда обратилась к дизайну ячейки биотоплива.
Ячейка должна быть гибкой и соответствовать текущим устройствам. Чтобы достичь этого, группа использовала дизайн, называемый структурой «мост и остров». Биотопливная ячейка была спроектирована рядами катодных и анодных точек, каждая из которых соединена пружинной структурой, позволяющей клетке изгибаться и растягиваться, имея возможность вернуться к своей исходной структуре.
Мост и островная структура. Изображение предоставлено UC San Diego
Остров мостов был изготовлен по стандартной методике литографии, а затем наполнился ферментом биотоплива. Чтобы дополнительно увеличить энергию, которую могла произвести ячейка, инженеры разместили структуры углеродных нанотрубок, которые могли бы быть заполнены ферментом, а также облегчить перенос электронов.
Затем команда проверила клетку, поставив ее на несколько разных испытуемых на велотренажере. Было обнаружено, что клетка способна продуцировать достаточную энергию для питания светодиодного света в течение 4 минут. Хотя результат может показаться не впечатляющим, это первый раз, когда мы увидели, что биотопливная клетка производит эту энергию; фактически, в 10 раз больше, чем любой предыдущий вызов биотоплива.
Инженеры будут инвестировать больше исследований в поиск лучшего оксида катода, который не будет деградировать со светом или временем, а также дальнейшее развитие устройства для хранения энергии для последующего потребления; или постепенной разрядки.
Очевидно, что с таким источником питания возникают проблемы с дизайном. (Во-первых, не все потеют с одинаковой скоростью.) Однако это все еще является шагом вперед к более гибким источникам питания, а также к износоустойчивым источникам питания.
Вы бы разработали устройство с биотопливовыми батареями потогонного питания?