從汗水獲得源源不絕的電力,日本新紙質生物燃料電池還可印刷

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 29 日 17:30 | 分類 生物科技 , 穿戴式裝置 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


汗水中的成分中,有 99% 是水,剩下的 1% 為乳酸、尿素與鹽分,日本科學家便看中那一定含量的化學乳酸,研發出以汗水發電的生物燃料電池,能在短時間內驅動生物感測器與無線通訊設備,有機會應用在穿戴式裝置上。

科技日新月異,新一代的穿戴式生物感測器可以測量特定生理訊號、生物活動,再無線傳至手機或電腦,可幫助用戶追蹤個人健康趨勢,甚至是獲得更深入的資料分析結果。不過縱使過去科學家已經研發出各種可撓、微小的電極,但還有電池這一關。

無線設備意味著電力來源需要依靠電池,傳統用於手表、微型電腦的鈕扣電池往往厚重,太薄的電池又可能存有容量不足或是安全疑慮,那該怎麼辦呢?

因此現在科學家瞄準自發電系統,像是太陽能穿戴式設備、又或是搭配生物燃料電池的裝置,日本東京理工大學新型的生物燃料電池除了外觀像紙膠帶,輕薄疏水可以貼在手臂上,更為特別的是,還可以用網板印刷(Screen printing)製造,有利於往後量產製造。

新型電池陣列的底材為疏水性較強的紙質,紙質底板可以收集汗水,以毛細做用將汗水流至上面的多顆生物燃料電池,電池再負責將汗水中的乳酸轉換成電力,最後電流流至碳膠製成的集電器。至於發電能力,則取決於有幾顆電池,東京理工大學助理教授 Isao Shitanda 表示,在該實驗中,紙質生物燃料電池可以產生 3.66 V 的電壓和 4.3 mW 的輸出功率。

為測試生物燃料電池的適用範圍,團隊也打造一顆生物感測器,不僅能用汗水中的乳酸供電、偵測乳酸濃度,還能利用低耗電藍芽設備,將測量值傳到手機中。團隊認為,汗液含有一定含量的化學乳酸,運動時與運動後乳酸含量會更高,也是種重要的生理標誌,可以即時反映鍛煉強度,這項研究對運動員與復健中的人頗有幫助。

且根據團隊說法,一滴人造汗水就可以讓驅動生物燃料電池驅動商用活度計 1.5 小時,或許可以幫智慧手表等其他設備供電。

(首圖來源:pixabay

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