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2021年7月13日 ， Joule在线发表了来自加州大学圣地亚哥分校Joseph Wang的工作A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment ， 描述了一种基于触摸的生物燃料电池 ， 从自然排汗中获得生物能源 ， 并具有高的能源投资回报 。 这种生物燃料电池可以在手指上连续运行 ， 即使在夜间睡眠期间没有任何主动运动 ， 并且可以很容易地与压电发电机集成 ， 协同从指尖按压获得能量 。 回收的能量的实际使用演示了一个集成传感器与专用显示面板的供电 。
如何做到？
【流星|“指尖发电，六脉神剑” Nature、Science排队点赞，这篇Joule风光无限！】该设备是一种被称为生物燃料电池（BFC）的能量收获器 ， 并由乳酸（汗液中的一种可溶化合物）提供动力 。 设备由碳纳米管材料制成的 ， 还包含一种水凝胶（PVA） ， 有助于最大限度地吸收汗水 。 从外观上看 ， 它就像一块简单的泡沫 ， 连接着一个电极电路 ， 所有电极都连接在指尖上 。
第一作者Lu Yin介绍 ， “手指的出汗率可以达到每分钟每平方厘米几微升 。 与身体其他部位相比 ， 这一点非常有意义 。 其他部位的出汗率与之相比可能要小两到三个数量级” 。 当吸收汗液的时候 ， 该设备内部会发生一系列电化学反应 。 电池阳极上装有生物酶 ， 能氧化或从乳酸盐中除去电子；阴极上沉积了少量铂 ， 以催化还原反应 ， 使电子将氧气转化为水 。 一旦发生这种反应 ， 电子就会从乳酸盐流到电路 ， 进而产生电流 。 这个过程是自发发生的：只要有乳酸 ， 就不需要额外的能量启动这个过程 。
除了汗液发电 ， 不睡觉的时候 ， 其他动作也可以发电 。 压电发电机能将机械能转化为电能 ， 与生物燃料电池BFC相连 ， 并互为补充 。 人在日常生活中 ， 手指的按压和打字等动作都可以产生能量 ， 因此 ， 供能方式来源是多样的 。
作者将其做成了器件 ， 实现了自供能的传感-显示系统 。 在未来 ， 这种供能器件可以融入可穿戴形式 ， 比如手套中 ， 我们有十个手指可用 ， 随时随地可以发电 ， 产生的电可以用于可穿戴传感器的电源供应 ， 比如在跑步的情况下 ， 人体产生大量的汗液 ， 同时汗液生电就可以来供应手表、速度检测仪、心跳检测等设备 ， 实现产生到应用的闭环 ， 这样就避免了忘记给随身设备充电的尴尬 。
Nature/Science报道
Nature对其进行了Highlight ， 以“While you sleep a device harvests energy from your sweaty fingertips”为题进行了报道 。
一种可以戴在指尖的薄而灵活的设备可以从睡眠者的汗水中获取能量 ， 为小型可穿戴电子产品供电 。 从智能手表到健康监测 ， 可穿戴技术正成为日常生活中不可或缺的一部分 。 但是找到方便的能源一直很困难 。
为了解决这个问题 ， 加州大学圣地亚哥分校的Joseph Wang和他的同事们制造了一种设备 ， 可以从指尖汗液中的化学物质中获取能量 。 与以前的以汗水为燃料的能源不同 ， 它不需要身体运动 。 它也是迄今为止从身体中收集能量最有效的设备 ， 在10小时的睡眠期间 ， 每平方厘米可以收集数百毫焦的能量 。
该设备能在人睡觉时收集足够的能量 ， 以操作传感器和显示面板 ， 进行环境或健康监测 。 它还可以提取手指轻按产生的能量 ， 比如打字或发短信时 。 作者希望提高设备的效率和耐用性 ， 并将其与其他类型的能量收集器集成 。
Science也进行了报道：
文中提到：该设备在夜间睡眠时每平方厘米能产生300毫焦耳的能量 ， 足够为一块手表提供一天的能量 。 更重要的是 ， 如果一个人戴着这个装置 ， 将两个手指捏在一起施加压力 ， 它可以产生30毫焦耳每平方厘米 ， 这要归功于发电机将机械能转化为电能 。 该团队证明 ， 这些小小的能量爆发足以为可穿戴的维生素C传感器及其显示器提供动力 。 “它能让使用者持续地从人体中获取能量 ， ”加州大学医学工程师Wei Gao说 。
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