自我充电的水分电池有望利用汗水为可穿戴设备供电

2022年05月11日 22:42 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

澳大利亚公司Strategic Elements与新南威尔士大学和联邦科学与工业研究组织合作,开发一种灵活的自充电电池技术,从空气中的水分中获取电能,直接为设备供电,而不需要插电。

它瞄准电池供电的健身可穿戴设备。该公司表示,这种湿度供电的技术已经产生了足够的能量来运行 100亿美元电子皮肤贴片市场中的大多数现有设备,并且它预计在今年第三季度之前有一个技术演示器启动和运行,以证明它可以完成这项工作,除了用户出汗的皮肤,永远不需要充电器。


Strategic Elements表示这种技术使用了氧化石墨烯,并成功地利用一项关于灵活的、可打印的基于石墨烯氧化物的湿气发电机(MEGs)的最新研究成果。这项研究中的MEG原型装置已经证明能够为计算器和小型传感器提供可靠的动力。根据这项研究,一对电极,银浆和FTO玻璃,附着在氧化石墨烯的亲水"功能层"上。该层中的官能团质子在干燥时被固定下来。当设备两边有明显的湿度梯度时,一边开始从空气中吸收水分子,这个过程开始导致COOH(羧酸)等官能团解离,释放出带正电的氢离子,或氢子。


功能层潮湿一侧的氢离子浓度比干燥一侧高,因此氢离子向干燥一侧迁移,形成电荷分离,在电极上产生电压。如果去除潮湿一侧的水分,水子就会向该方向迁移,并与官能团重新结合。整个过程由湿度梯度的存在引发,并由缺乏湿度梯度的情况下逆转。通过用氢氯酸处理氧化石墨烯,该团队设法在每平方厘米的表面上产生0.85伏和92.8微安的最大电压,将这些单元串联或并联起来,使其输出倍增而没有任何损失,使该团队能够为小型设备供电。


为了证明其灵活性,研究人员在一块碳布上制作了一个电池,然后在一秒钟内将其从0度弯曲到120度,并重复这一过程2000次。在这个过程结束时,MEG仍然产生了它开始时最大电压的93%。所以一系列"由水分提供动力"的可穿戴电子产品可能在未来几年开始出现。

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