自我充電的水分電池有望利用汗水為可穿戴設備供電
澳大利亞公司Strategic Elements與新南威爾士大學和聯邦科學與工業研究組織合作,開發一種靈活的自充電電池技術,從空氣中的水分中獲取電能,直接為設備供電,而不需要插電。
它瞄準電池供電的健身可穿戴設備。該公司表示,這種濕度供電的技術已經產生了足夠的能量來運行100億美元電子皮膚貼片市場中的大多數現有設備,並且它預計在今年第三季度之前有一個技術演示器啟動和運行,以證明它可以完成這項工作,除了用戶出汗的皮膚,永遠不需要充電器。
Strategic Elements表示這種技術使用了氧化石墨烯,並成功地利用一項關於靈活的、可打印的基於石墨烯氧化物的濕氣發電機(MEGs)的最新研究成果。這項研究中的MEG原型裝置已經證明能夠為計算器和小型傳感器提供可靠的動力。根據這項研究,一對電極,银浆和FTO玻璃,附著在氧化石墨烯的親水”功能層”上。該層中的官能團質子在乾燥時被固定下來。當設備兩邊有明顯的濕度梯度時,一邊開始從空氣中吸收水分子,這個過程開始導致COOH(羧酸)等官能團解離,釋放出帶正電的氫離子,或氫子。
功能層潮濕一側的氫離子濃度比干燥一側高,因此氫離子向乾燥一側遷移,形成電荷分離,在電極上產生電壓。如果去除潮濕一側的水分,水子就會向該方向遷移,並與官能團重新結合。整個過程由濕度梯度的存在引發,並由缺乏濕度梯度的情況下逆轉。通過用氫氯酸處理氧化石墨烯,該團隊設法在每平方厘米的表面上產生0.85伏和92.8微安的最大電壓,將這些單元串聯或併聯起來,使其輸出倍增而沒有任何損失,使該團隊能夠為小型設備供電。
為了證明其靈活性,研究人員在一塊碳布上製作了一個電池,然後在一秒鐘內將其從0度彎曲到120度,並重複這一過程2000次。在這個過程結束時,MEG仍然產生了它開始時最大電壓的93%。所以一系列”由水分提供動力”的可穿戴電子產品可能在未來幾年開始出現。