研究人员陆续开发出各种发光布料, 热电能量采集织物以及锌-银氧化物可充电电池织物, 最近又进一步将微生物燃料电池织物添加到这一连串的实验室技术中, 可望用于未来的穿戴式装置.
美国纽约州立大学——宾汉顿大学(Binghamton University)的研究人员Sumiao Pang, Yang Gao与Seokheun Choi在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊发表研究报告, 描述一种燃料电池织物的组成结构, 将细菌单体整合成单层, 软性的可拉伸基板. 这种微生物燃料电池(MFC)使用绿脓杆菌(铜绿假单胞菌; pseudomonas aeruginosa)作为酶催化剂, 将无薄膜燃料电池的输出提高到每平方公分6.4微瓦(mW). 该材料的电流密度为52微安培/平方公分(mA/cm2), 据称可提供较其他实验织物更高的产出, 并可媲美Choi先前研究的纸基微生物燃料电池产出.
根据研究人员表示, 该实验设计采用无薄膜的单室结构, 简化了材料的制造, 以及提高了微生物燃料电池的性能. 为了测试材料的稳定度, 研究人员们透过反覆拉伸和扭曲操作, 并表示未观察到任何的性能退化情形.
研究人员们将具有导电和亲水性的阳极嵌入织物中的3D微型腔室中, 透过液体环境使得细菌发电性能最大化. 研究人员表示, 用于阴极的固态氧化银/银材料产生了快速的催化反应.
研究人员使用印刷制程, 同时形成了35个独立的微型腔室, 表示这种方法能够轻松地扩展, 以实现大规模生产织物微生物燃料电池. 最后的成果是可伸缩且可扭转的电源, 从而用于为穿戴式电子装置供电. 此外, 根据研究人员表示, 还可以将这一组装配置为采集佩戴者的汗水, 使其在佩戴时供电, 提供连续的长期操作. 它也可以作为诸如抛弃式医疗诊断贴片等产品的一次性电源.
美国国家科学基金会(NSF), 宾汉顿大学研究基金会和宾汉顿大学分析和诊断实验室小额资助计划为该研究计划提供了资金. 研究人员发表的 '软性可伸缩的生物电池: 在织物单层中整合无薄膜微生物燃料电池' (Flexible and Stretchable Biobatteries: Monolithic Integration of Membrane-Free Microbial Fuel Cells in a Single Textile Layer)一文中提供了更多细节.
编译: Susan Hong