Лента TH Новости Альтернативная энергетика


Гибкий, биотопливный аккумулятор приживлен к человеку

∴ 238

Команда инженеров разработала растяжимые топливные элементы, которые извлекают энергию из пота и способны питать электронику, такую как светодиоды и Bluetooth-радио. Новые биотопливные ячейки генерируют в 10 раз большую мощность на площадь поверхности, чем любые существующие на сегодня носимые аналоги. Устройства могут использоваться для питания ряда носимых устройств.

810

Эпидермальные биотопливные ячейки являются крупным прорывом в области сохранения энергии. Инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего смогли добиться этого благодаря сочетанию умной химии, передовых материалов и электронных интерфейсов. Это позволило им создать эластичный электронный фундамент, используя литографию и трафаретную печать для создания трехмерных углеродных нанотрубок на основе катодных и анодных массивов.

Биотопливные клетки заправлены ферментом, который окисляет молочную кислоту, присутствующую в поту человека, для генерации тока. Это превращает пот в источник энергии.

В статье исследования описано, как они соединяли биотопливные ячейки с заказной печатной платой и демонстрировали, как устройство питает светодиод, когда человек, носивший его, ехал на велотренажере. Профессор Джозеф Ванг, который руководит Центром переносимых датчиков в Калифорнийском университете Сан-Диего, провел исследование в сотрудничестве с профессором электротехники и центральным содиректором Патриком Мерсье и профессором нанотехнологий Шэн Сюй, в Инженерной школе Джейкобса в Сан-Диего.

Чтобы быть совместимой с носимыми устройствами, биотопливная ячейка должна быть гибкой и растяжимой. Поэтому инженеры решили использовать структуру «мост и остров», разработанную в исследовательской группе. По существу, ячейка состоит из рядов точек, каждая из которых соединена пружинными структурами. Половина точек составляет анод ячейки, половина – катод. Пружинные конструкции могут растягиваться и изгибаться, делая ячейку гибкой, не деформируя анод и катод.

Самая большая проблема исследователей заключалась в увеличении плотности энергии биотоплива, что означает количество энергии, которую генерирует устройство на площадь покрытия. Увеличение плотности энергии является ключом к повышению производительности для биотопливных ячеек.

Чтобы увеличить плотность мощности, инженеры смоделировали трехмерную структуру углеродных нанотрубок сверху анодов и катодов. Структура позволила загружать каждую анодную точку большим количеством фермента, который реагирует на молочную кислоту и оксид серебра на катодных точках. Кроме того, структура позволила легче переносить электроны, что улучшает работу биотопливных элементов.

Сейчас работа продвигается в двух областях. Во-первых, оксид серебра, используемый на катоде, чувствителен к свету и со временем ухудшается. В конечном итоге исследователи должны будут найти более стабильный материал. Кроме того, концентрация молочной кислоты в поту человека постепенно разбавляется, поэтому ученые изучают способ сохранить добытую энергию.

Филипп Дончев