一个工程师团队开发了可伸缩的燃料电池，可以从汗水中提取能量，并能够为电子产品供电，如LED和蓝牙收音机。生物燃料电池每个表面积产生的能量是现有的任何可穿戴生物燃料电池的10倍。这些装置可以用来为一系列可穿戴设备供电。

表皮生物燃料电池是该领域的一个重大突破，该领域一直在努力使设备足够可伸缩和足够强大。来自加州大学圣地亚哥分校的工程师通过巧妙的化学、先进的材料和电子接口的结合，得以实现这一突破。这使他们能够通过使用光刻和使用丝网印刷来制造基于三维碳纳米管的阴极和阳极阵列来建立一个可伸缩的电子基础。

生物燃料电池配备了一种酶，可以氧化人体汗液中的乳酸以产生电流。这就把汗水变成了力量的源泉..

工程师们在6月份的《能源与环境科学》杂志上报告了他们的研究结果。在这篇论文中，他们描述了如何将生物燃料电池连接到一个定制的电路板上，并演示了该装置能够为LED供电，而一个人戴着它在一辆固定的自行车上锻炼。这项研究由加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的负责人王约瑟教授（Joseph Wang）领导，他与加州大学圣地亚哥分校（JacobsSchoolofEngineering）的电气工程教授兼中心联席主任帕特里克？

岛屿和桥梁

为了与可穿戴设备兼容，生物燃料电池需要灵活和可伸缩。因此，工程师们决定使用他们所谓的“桥和岛”结构，这是徐的研究小组开发的。从本质上讲，细胞是由一排排的点组成的，每一排点都由弹簧状的结构连接起来。一半的点组成了电池的阳极，另一半是阴极。弹簧状结构可以拉伸和弯曲，使电池在不变形阳极和阴极的情况下灵活。

这些岛屿和桥梁结构的基础是通过平版印刷制造的，是用黄金制成的。作为第二步，研究人员使用丝网印刷在阳极和阴极点的顶部沉积一层生物燃料材料。

增加能量密度

研究人员最大的挑战是提高生物燃料电池的能量密度，这意味着它每个表面积能产生多少能量。增加能量密度是提高生物燃料电池性能的关键。细胞能产生的能量越多，能量就越强大。

该论文的第一作者之一Amay Bandodkar当时是一名博士，他说：“我们需要弄清楚使用的材料的最佳组合以及使用它们的比例。王的研究小组的学生。他现在是西北大学的博士后研究员。

为了增加功率密度，工程师们在阳极和阴极上打印了一个三维碳纳米管结构。该结构允许工程师在每个阳极点装载更多的酶，这些酶在阴极点上与乳酸和氧化银反应。此外，管允许更容易的电子转移，这改善了生物燃料电池的性能。

测试应用程序

生物燃料电池与Mercier研究小组生产的定制电路板相连。该板是一种DC/DC转换器，它平衡了燃料电池产生的功率，随着用户产生的汗量而波动，并以恒定的电压将其转化为恒定的功率。

研究人员为四名受试者配备了生物燃料电池板组合，并让他们在一辆固定的自行车上锻炼。受试者能够为蓝色LED供电大约4分钟。

下一步

今后需要在两个领域开展工作。首先，阴极使用的氧化银是光敏的，并随着时间的推移而降解。从长远来看，研究人员需要找到一种更稳定的材料。

此外，随着时间的推移，人的汗液中乳酸的浓度也会被稀释。这就是为什么受试者在骑自行车时只能点亮LED4分钟。该团队正在探索一种方法，在乳酸浓度足够高的情况下储存产生的能量，然后逐渐释放出来。