依賴人體汗液進行能量收集和發電的可穿戴生物燃料電池（BFC）需要高活性的酶來修飾電極，以進行生物燃料催化和氧化。然而，生物酶的聚集和脫落導致催化活性位點的覆蓋和磨損，使得BFC功率密度難以超過1 mW/cm2。近日，清華大學劉凱、電子科技大學向勇提出了具有3D互穿分級多孔結構的CNT膜，該結構是通過乳酸/O2 BFCs中CNT生物節點的非溶劑誘導相分離實現的。
本文要點：
1) 互穿多孔結構有助于生物燃料和電解質的快速傳質動力學，超低的電子傳導電阻，均勻穩定地容納生物酶，以及可以承受劇烈機械變形的卓越靈活性。因此，當CNT生物節點集成到僅含20 mM乳酸鹽的人造汗液中具有空氣陰極的BFC中時，其功率密度達到1.6 mW/cm2。
2) 作為人體汗液的能量收集裝置，1 cm2的CNT生物節點可以連續運行36.8小時，收集4953.6 mJ的能量。此外，該設備能夠為高功率藍牙和傳感器集成電路供電，同時還與定制的智能手機應用程序兼容，用于實時監測人體心電圖。
Hao Liu et.al A 1.6 mW/cm2 Lactate/O2 Enzymatic Biofuel Cell: Enhanced Power Generation and Energy Harvesting from Human Sweat by 3D Interpenetrating Network Porous Structure CNT-Membranes EES 2024
DOI: 10.1039/D4EE03646H
https://doi.org/10.1039/D4EE03646H
