您現在的位置是:首頁 >要聞 > 2020-12-22 16:07:48 來源:
基于凝膠電解質的可穿戴一體式熱電池利用身體熱量
集成到紡織品中的電子設備正變得越來越流行:諸如袖子上的智能手機顯示屏或用于檢測運動服物理性能的傳感器之類的系統已經生產出來。這些系統的主要問題往往是缺乏舒適的,同樣可穿戴的動力源。中國科學家現在的目標是從體熱中獲取必要的能量。在《Angewandte Chemie》雜志上,他們介紹了一種基于兩種不同凝膠電解質的柔性可穿戴熱電池。
我們的肌肉活動和新陳代謝使我們的身體不斷產生熱量,其中一些熱量通過皮膚釋放到環(huán)境中。由于皮膚和周圍溫度之間的溫差相對較小(大約32°C),因此利用人體熱量并不容易?,F有的熱電發(fā)電機,例如基于半導體的熱電發(fā)電機,產生的能量太少,價格昂貴或對于在可穿戴系統中使用而言太脆。具有電解質溶液的熱電池很難集成到廣泛的可穿戴系統中。華中科技大學(中國武漢)的周軍領導的一個團隊現在找到了解決這個問題的方法:帶有凝膠電解質的熱電池。
研究人員正在利用熱電流效應:如果將與電解質溶液或電解質凝膠接觸的兩個電極保持在不同的溫度下,則會產生電勢差。電解質中氧化還原對的離子可以在兩種不同的電荷狀態(tài)之間快速切換,從而在溫度不同的電極上接受或釋放電子。為了利用此電流產生電流,科學家將兩種類型的細胞結合在一起,其中包含兩個不同的氧化還原對。每個電池由兩個用作電極的微小金屬板組成,中間有電解質凝膠。第一種電池類型包含Fe2 + / Fe3 +氧化還原對。第二種類型的電池包含復合離子[Fe(CN)6] 3-/ [Fe(CN)6] 4-。由于選擇了這些氧化還原對,因此在電池類型1中,冷端產生負電位,
研究人員將這兩種類型的細胞中的許多細胞排列成棋盤狀。電池通過在上方和下方交替的金屬板彼此連接,以將它們串聯在一起。然后,他們將此“棋盤格”集成到了手套中。戴上手套后,上下板之間會產生所需的溫差。這在相鄰單元之間產生電壓,并且該電壓相加。這樣就可以產生電流來為設備供電或為電池充電。
在5°C的環(huán)境中,可能產生0.7伏特和約0.3 µW。通過優(yōu)化該系統,即使在較小的溫度梯度下,也應該有可能改善功率。