基于碳布的3D打印燃料电池与超级电容器集成,用于低功耗的微电子设备
S Vanmathi1,2, Himanshi Awasthi1,2, Abhishesh Pal1,3
1MEMS, Microfluidics and Nanoelectronics (MMNE) Lab, Birla Institute of Technology and Science (BITS) Pilani, Hyderabad Campus, Hyderabad, 500078, India.
Scientific reports
|July 23, 2024
概括
这项研究介绍了一种用于物联网 (IoT) 设备的新型,3D打印的微型燃料电池 (HFC). 该HFC利用先进的纳米材料来增强催化活性,为远程气候监测提供稳定的电力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 物联网 (IoT) 设备需要一致的低功耗能源.
- 现有的远程物联网应用的电源解决方案在可持续性和连续运行方面面临限制.
- 微型燃料电池为便携式和远程发电提供了一个有希望的替代方案.
研究的目的:
- 开发和描述一种新的,小型化的燃料电池 (HFC),适合为物联网 (IoT) 设备提供动力.
- 用纳米材料增强电极研究3D打印的HFC的性能和稳定性.
- 展示HFC与超级电容器的集成,以确保物联网模块的稳定能源供应.
主要方法:
- 使用3D打印用于电极和密封元件的小型HFC制造.
- 用 (II) 氧化物减少的石墨烯氧化物 (Co3O4-rGO) 和 (Pt) 纳米粒子涂层碳布电极.
- 通过纸与氧化颗粒的反应产生气.
- 性能测试包括开放电路电压 (OCV),电流密度和功率密度测量.
- 稳定性测试长达10小时,并与物联网电源的超级电容器集成.
主要成果:
- 3D打印的HFC实现了1.3V的OCV,电流密度为1.602 mA/cm2,峰值功率密度为761 mW/cm2.
- 燃料电池在10小时的监测期间表现稳定.
- 生产的电力被有效地存储在一个超级电容器中,以供电带有集成环境传感器的物联网模块.
结论:
- 一个新的,3D打印的微型HFC与增强的催化电极已成功开发.
- 碳化合物为物联网应用提供了稳定高效的电源,特别是用于远程气候监测.
- 这项技术为物联网设备的低功耗,连续运行提供了可持续的能源解决方案.
