Хлопковые топливные элементы могут питать носимые продукты

Хлопковая пряжа вскоре может стать основой будущих носимых энергетических систем.Исследователи из Университета Суохоу разработали оптоволоконные прямые метанольные топливные элементы (FDMFC), которые поддерживают высокую производительность даже после того, как они согнулись в 2000 раз, сокращались пополам или пропитаны в воде.Исследование, опубликованное в Nature Materials, знаменует собой прорыв в гибкой накоплении энергии, что имеет значение для электроники, которая должна сгибаться, сгибаться и выжить ежедневно.

В отличие от обычных батарей, которые полагаются на жесткие корпусы, эти «пряжи@геля» создают свое собственное внутреннее давление.Хлопковые волокна естественным образом набухают внутри гелевой матрицы, плотно прижимая компоненты топливных элементов без необходимости громоздких оболочек.Эта стратегия адаптивного давления позволяет топливным элементам оставаться легким, катлетичным, водостойким и быстрым до заправки-требуя всего лишь минуту для перезарядки.

Для растущей носимой и умной текстильной индустрии такая устойчивость может изменить ситуацию.Гибкая электроника - от сгибаемых медицинских датчиков до складываемых гаджетов потребителей - отдача компактных и долговечных источников энергии.Существующие растворы, такие как солнечные элементы и суперконденсаторы, часто терпят неудачу из -за световой зависимости или медленной перезарядки.Топливные элементы, с их высокой плотностью энергии и быстрым заправкой, предлагают убедительную альтернативу, но до сих пор гибкие версии боролись с утечкой, проблемами запечатывания и плохой долговечностью.

Команда решила эти проблемы, внедрив хлопчатобумажную пряжу в ультрафиолетовый гель, а затем наслоив мембраны, покрытые катализатором, вокруг ядра волокна.Результат: топливные элементы, которые поддерживали 94,7% от их мощности после 1500 изгибов и продолжая функционировать в экстремальных условиях в диапазоне от -22 ° C до 70 ° C.Они достигли пиковой плотности мощности 27,3 мВт/см² при 60 ° С, без потери напряжения после 100 циклов заряда - рассылки.

Испытания на производительность подтолкнули клетки - через спреи для воды, проникновение деревянных палочек и повторные гибкие циклы - но устройства продолжали работать.Их модульный, волокнистый конструкция также предполагает масштабируемость, от питания умной одежды до более крупных энергетических систем.В случае широкого распространения топливные элементы метанола на основе хлопка могли бы открыть новую эру безопасной, гибкой и устойчивой энергии для электроники, что в центре внимания высокотехнологичных инноваций.