Equipo portátil de células de biocombustible extensible

[Resumen] Un grupo de ingenieros desarrolló una celda de combustible estirable que extrae energía del sudor y puede alimentar dispositivos electrónicos como LED y radios Bluetooth. Las celdas de biocombustible tienen 10 veces más potencia por área de superficie que cualquier celda de biocombustible portátil existente. Estos dispositivos se pueden alimentar con una variedad de dispositivos portátiles. Las celdas de biocombustible pueden estirarse y doblarse, conforme a la ergonomía. La celda de biocombustible epidérmica ha logrado un avance significativo en el campo y ha estado trabajando para hacer que el equipo sea lo suficientemente flexible y resistente. Ingenieros de la Universidad de California, San Diego, pueden lograr este avance combinando química avanzada, materiales avanzados e interfaces electrónicas. Esto les permite construir una base electrónica retráctil mediante el uso de fotolitografía y el uso de serigrafía para hacer las matrices de cátodos y ánodos de sustratos de nanotubos de carbono 3D. La celda de biocombustible está equipada con una enzima correspondiente que oxida el ácido láctico presente en el sudor del cuerpo para producir corriente, que convertirá el sudor en una fuente de energía. Los ingenieros describen cómo conectan una celda de biocombustible a una placa de circuito desarrollada y prueban que el dispositivo es capaz de suministrar un LED y que una persona que lo usa puede viajar en bicicleta. Islas y puentes Para ser compatibles con equipos portátiles, las baterías de biocombustible requieren flexibilidad y capacidad de estiramiento . Así que los ingenieros decidieron usar lo que ellos llaman el grupo de investigación "Xuzhou" que desarrolló la estructura de la "isla puente". En esencia, la batería consta de una variedad de estructuras en forma de resorte conectadas a la columna. La mitad de la rejilla para formar el ánodo de la batería, la otra mitad es el cátodo. La estructura similar a un resorte se puede estirar y doblar para mantener la flexibilidad de la batería sin deformar el ánodo y el cátodo. Luego, los investigadores usaron serigrafía para depositar la capa de biocombustible en la parte superior del ánodo y el cátodo. Aumentar la densidad de energía El mayor desafío para los investigadores es aumentar la densidad de energía de las celdas de biocombustible, es decir, la energía que se puede generar por área de superficie. El aumento de la densidad de energía es la clave para mejorar el rendimiento de las celdas de biocombustibles. Cuanta más energía producen las células, más poderosas son. “Necesitamos encontrar la mejor combinación de materiales y cómo usarlos”, dice Amay Bandodkar, uno de los primeros autores del artículo. Para mejorar la densidad de potencia, los ingenieros imprimieron el ánodo y el cátodo en la parte superior de la estructura de nanotubos de carbono 3D. Esta estructura le permite al ingeniero usar más enzimas en el punto del cátodo con ácido láctico y óxido de plata para cargar cada ánodo. Además, el tubo facilita la transferencia de electrones, lo que mejora en gran medida el rendimiento de las celdas de biocombustible. Pruebe la aplicación La celda de biocombustible se puede conectar a una placa de circuito personalizada fabricada por Mercier Study Group. La placa es un convertidor DC/DC que elimina la energía generada por la celda de combustible y cambia a medida que el usuario produce sudor y la convierte a un voltaje constante de potencia constante. Los investigadores estaban equipados con cuatro proyectos combinados con paneles de biocombustible y les permitieron correr en una bicicleta fija, y los sujetos pudieron encender el LED azul durante unos cuatro minutos. El siguiente paso, el trabajo futuro debe ser de dos maneras. Primero, el óxido de plata utilizado en el cátodo es un material sensible a la luz que se degrada con el tiempo. A la larga, los investigadores necesitan encontrar materiales más estables. Además, la concentración de ácido láctico en el sudor de una persona se diluye con el tiempo. Es por eso que el proyecto solo puede encender el LED durante cuatro minutos mientras anda en bicicleta. El equipo está explorando una forma de almacenar energía cuando la concentración de ácido láctico es lo suficientemente alta y luego liberarla.
Fuente: Meeyou Carbide