一个基于MXene的双功能生物极子,用于可穿戴的自充电生物超级电容器
Shoujie Guan1,2, Yang Yang1,2, Yuyang Wang1,2
1Key Laboratory of Low-Grade Energy Utilization Technologies and Systems, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing, 400030, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|September 6, 2023
概括
这项研究介绍了一种新的可穿戴生物超级电容器,它使用独特的MXene/碳纳米管/乳酸氧化酶生物电极从汗水中收集能量. 该设备为自动供电的可穿戴电子产品提供高效的能量收集和储存.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 可穿戴电子产品需要可靠的,自给自足的电源.
- 现有的生物超级电容器面临着能量收集效率的局限性,原因是大量的制备和酶部位的可访问性.
- 在体内运动使可穿戴设备的实际能量采集复杂化.
研究的目的:
- 设计一种双功能的生物电极,用于从人类汗水中提升能量收集和储存.
- 开发一个可穿戴的生物超级电容器,提高性能和机械稳定性,用于体内应用.
- 为了证明这个生物超级电容器作为可穿戴电子产品的自动供电平台的潜力.
主要方法:
- 一个层次的MXene/单壁碳纳米管/乳酸氧化酶生物电极的制造.
- 使用"岛桥"结构的可穿戴生物超级电容器的构建,其中包括复合生物阳极,活性碳/Pt阴极和液体金属导体.
- 在机械应力下评估设备的电化学性能,包括开放电路电压和功率密度.
主要成果:
- 双功能的生物电极提供了一个3D催化微环境,以有效地收集汗水能量.
- 生物超级电容器实现了0.48V的开放电路电压和220.9μWcm-2.2的高功率密度.
- 该设备在拉伸和曲下表现出强大的机械稳定性,没有显著的功率减弱.
结论:
- 开发的可穿戴生物超级电容器有效地从汗水中收集和储存能量.
- 独特的生物电极结构和卓越的性能突显了其在自动供电可穿戴电子产品方面的潜力.
- 这项技术为先进的可穿戴应用提供了一个有前途的微型自动供电平台.
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