Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Slitesterk integrerte termoelementer basert på gelelektrolytter bruker kroppsvarme som strømkilde

Anonim

Elektronikk integrert i tekstiler blir stadig mer populært: Systemer som smarttelefoner i en hylse eller sensorer for å oppdage fysisk ytelse i atletisk slitasje er allerede produsert. Hovedproblemet med disse systemene har en tendens til å være mangelen på en komfortabel, like bærbar kraftkilde. Kinesiske forskere satser nå på å skaffe den nødvendige energien fra kroppsvarme. I journalen Angewandte Chemie har de innført en fleksibel, bærbar termocell basert på to forskjellige gelelektrolytter.

annonse


Vår muskelaktivitet og metabolisme gjør at kroppene våre produserer konstant varme, hvorav noen frigjøres gjennom huden i miljøet. På grunn av den relativt små temperaturforskjellen mellom hud (ca. 32 ° C) og temperaturen i omgivelsene, er det ikke så lett å bruke kroppsvarme. Tidligere termoelektriske generatorer, som for eksempel de som er basert på halvledere, produserer for lite energi, er kostbare, eller er for sprø for bruk i bærbare systemer. Termokeller med elektrolyttløsninger er vanskelige å integrere i omfattende bærbare systemer. Et team ledet av juni Zhou ved Huazhong University of Science and Technology (Wuhan, Kina) har nå funnet en løsning på dette problemet: thermocells med gel-baserte elektrolytter.

Forskerne er å gjøre bruk av den thermogalvanic virkning: hvis to elektroder i kontakt med en elektrolytt-løsning - eller en elektrolytt-gel - blir holdt ved forskjellige temperaturer, er en potensialforskjell genereres. Ionene av et redoks-par i elektrolytten kan hurtig veksle mellom to forskjellige ladningstilstander, å akseptere eller avgir elektroner ved elektroder med forskjellig temperatur. For å bruke dette til å produsere en strøm kombinert forskerne to typer celler som inneholder to forskjellige redokspar. Hver celle består av to små metallplater som fungerer som elektroder, med en elektrolyttgel i mellom. Den første celletypen inneholder Fe2 + / Fe3 + redox-paret. Den andre type celle inneholder de komplekse ioner (Fe (CN) 6) 3 - / (Fe (CN) 6) 4-. På grunn av valget av disse redoksparene, i celletype 1, gir den kalde enden et negativt potensial, mens i type 2 gir den kalde enden et positivt potensial.

Forskerne arrangerte mange av disse to celletyper inn i et sjakkbrettmønster. Cellene ble forbundet med hverandre av metallplater som veksler over og under, for å koble dem til en serie. De integrerte da dette "sjakkbrettet" i en hanske. Når hansken er slitt, resulterer den ønskede temperaturforskjellen mellom de øvre og nedre platene. Dette gir en spenning mellom nabo-celler, og spenningen legger til. Dette gjør det mulig å generere strøm for å koble en enhet eller lade et batteri.

I et miljø ved 5 ° C var det mulig å produsere 0, 7 volt og ca. 0, 3 μW. Ved å optimalisere dette systemet, bør det være mulig å forbedre effekten, selv med mindre temperaturgradienter.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Wiley . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Peihua Yang, Kang Liu, Qian Chen, Xiaobao Mo, Yishu Zhou, Song Li, Guang Feng jr Zhou. Slitesterke termoceller basert på gelelektrolytter for utnyttelse av kroppsvarme . Angewandte Chemie International Edition, 2016; DOI: 10.1002 / anie.201606314