可拉伸生物燃料电池利用汗液为可穿戴设备供电

表皮生物燃料电池，据称每表面积产生的能量是现有任何可穿戴生物燃料电池的10倍，是该领域的一个重大突破，该领域一直在努力制造足够可拉伸和足够强大的设备。

加州大学圣地亚哥分校的工程师们能够实现这一突破，要归功于化学、先进材料和电子界面的结合。这使他们能够通过光刻和丝网印刷来制造基于碳纳米管的3D阴极和阳极阵列，从而建立一个可拉伸的电子基础。

生物燃料电池配备了一种酶，可以氧化人体汗液中的乳酸来产生电流。这就把汗水变成了能量的来源。

工程师们报告了他们的结果能源与环境科学。在论文中，他们描述了他们是如何将生物燃料电池连接到一个定制的电路板上，并证明了它能够在人的时候为LED供电穿着它在固定自行车上锻炼。

约瑟夫·王教授是加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的主任，他与同样来自加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的电气工程教授兼中心联合主任帕特里克·默西尔和纳米工程教授徐盛合作，领导了这项研究。

为了与可穿戴设备兼容，生物燃料电池需要具有灵活性和可拉伸性，因此工程师们决定使用徐研究小组开发的“桥岛”结构。从本质上讲，细胞是由一排排的点组成的，每个点由弹簧形状的结构连接起来。一半的点构成电池的阳极;另一半是阴极。这种类似弹簧的结构可以拉伸和弯曲，使电池具有柔韧性，而不会使阳极和阴极变形。

岛屿和桥梁结构的基础是通过平版印刷制造的，由黄金制成。然后，研究人员使用丝网印刷将生物燃料材料层沉积在阳极和阴极点的顶部。

研究人员面临的最大挑战是提高生物燃料电池的能量密度。

“我们需要找出使用材料的最佳组合以及使用它们的比例，”论文的第一作者之一Amay banddokar说，他当时是王研究小组的博士生。

为了提高功率密度，工程师们在阳极和阴极的顶部丝网印刷了一个3D碳纳米管结构。这种结构允许工程师在每个阳极点上加载更多的酶，这些酶可以在阴极点上与乳酸和氧化银发生反应。此外，电子管允许更容易的电子转移，这提高了生物燃料电池的性能。

生物燃料电池连接到Mercier研究小组制造的定制电路板上。该板是一个DC/DC转换器，可以将燃料电池产生的能量(随着用户产生的汗水量而波动)均匀化，并将其转化为具有恒定电压的恒定功率。

研究人员为四名受试者配备了生物燃料电池板组合，并让他们在固定自行车上锻炼。受试者能够为蓝色LED供电约四分钟。