3Dプリントと酵素を使って開発されたバイオ燃料電池は汗を電気に変換できる

3Dプリントと酵素を使って開発されたバイオ燃料電池は汗を電気に変換できる
この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-8-24 12:26 に最後に編集されました。

カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)ジェイコブス工学部のエンジニアチームが、画期的な発明である、人間の汗からエネルギーを抽出できる伸縮性バイオ燃料電池を発表した。このバッテリーは、BluetoothラジオやLEDなどのウェアラブル電子機器に電力を供給でき、既存のウェアラブルバイオ燃料電池よりも単位面積あたり10倍の電力を生成します。この研究は「Energy & Environmental Science」誌に掲載されました。

このバッテリーには汗に含まれる乳酸を酸化して電流を発生させる酵素が含まれているため、汗からエネルギーを取り出すことができます。ジェイコブス工学部のチームは、スクリーン印刷、リソグラフィー、3D 印刷を使用して、伸縮性のある電気基盤を製造し、カーボンナノチューブベースのカソードとアノードのアレイを作成しました。研究者らは論文の中で、バイオ燃料電池をカスタム回路基板に接続し、LEDに電力を供給する方法について説明している。

着用可能にするために、研究チームのバイオ燃料電池は伸縮可能でなければならなかったため、ブリッジとアイランドと呼ばれる構造を採用した。これは、点の列がセルを構成し、すべてが曲げたり伸ばしたりできるバネのような構造で接続されている。ドットの半分はバッテリーのカソードを形成し、残りの半分はアノードを形成します。この構造の柔軟性により、バイオ燃料電池は曲がっても変形しません。構造のベースは金で、リソグラフィー技術を使用して製造されました。その後、研究チームはスクリーン印刷を使用して、ドットの上にバイオ燃料の複数の層を堆積させました。

この時点で、研究者たちは、バイオ燃料電池のエネルギー密度を高めるというプロジェクトの最大の課題に直面した。 「材料の最適な組み合わせと、それらを使用する割合を見つける必要がある」と研究者らは説明する。研究チームは、バイオ燃料電池の陽極と陰極の上に3Dカーボンナノチューブ構造をスクリーン印刷し、これにより、各陽極部位に汗に反応する酵素をさらに追加し、陰極部位に酸化銀を追加することが可能になった。 3D プリントされたカーボンナノチューブは、電子の移動を容易にすることでバイオ燃料電池の性能も向上させます。

チームは、バッテリーによって生成された電力を受け取り、それをより均一にし(電力は人の発する汗の量によって変化するため)、その電力を一定電圧の一定電力に変換する DC/DC コンバーターであるカスタム回路基板を構築しました。

バイオ燃料電池は回路基板に接続されています。その後、4 人の被験者がバイオ燃料電池と回路基板の組み合わせを装着し、エアロバイクを漕ぎました。被験者が汗をかくと、バイオ燃料電池と回路基板の組み合わせが青色 LED を 4 分間点灯しました。


研究チームには、光に敏感で時間の経過とともに分解する酸化銀よりも安定したカソード材料を見つけることから始め、やるべきことがまだたくさんある。さらに、被験者の汗によって生成された電力では、汗中の乳酸の濃度が時間の経過とともに薄まるため、LED を 4 分間しか点灯させることができませんでした。研究者たちは現在、乳酸濃度が高いときに発生する電気を蓄え、徐々に放出する方法に取り組んでいる。

出典: Tiangongshe 詳しい読み物:
空軍研究所は3Dプリントを使用して太陽電池の製造コストを削減
3Dプリントされた超小型フロー電池:厚さわずか1.5mm、冷却機能付き

生物学

<<:  速報:Lenovo はコンピューターに加えて 3D プリンターも販売する予定? Flashforge社製

>>:  NASA、HRL研究所の3Dプリントロケットエンジンセラミック部品の研究を支援

推薦する

3Dプリント細胞構造モデリングにおける6つの課題

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-12-6 16:38 に最後に編集...

香港城市大学の胡金蓮院士(AFM):生物学的3Dプリントと生体模倣細胞足場のための組み換えクモタンパク質ハイドロゲル

出典: EngineeringForLife組み換えクモタンパク質は、新しい生体材料を作成するための...

12歳の少女が再び立ち上がる、唐都病院が中国北西部で初の3Dプリント脊椎インプラント手術を完了

女児は病棟の廊下を慎重に歩いていた。付き添っていた両親や主治医は笑顔と視線で女児を励ました。「状況か...

FAW R&D InstituteとStratasysが積層造形業界での協力を深めるための枠組み協定を締結

2022年5月27日午後、中国第一汽車有限公司研究開発研究所とストラタシスの調印式がオンラインで無...

BMWは3Dプリントを使用して車のバケットシートを改良し、パッドなしで非常に快適なものにした。

この投稿は Bingdunxiong によって 2023-6-15 15:28 に最後に編集されまし...

工業情報化部による3Dプリント実証専攻共同構築のための専門学校の選定に関する通知

3Dプリント実証専攻を共同構築する専門学校の選定に関するお知らせ関連するすべてのユニット: 「国家...

ストラタシスがOrigin 2 3DプリンターとOrigin Cure後処理システムを発売

2024年9月7日、Antarctic Bearは、Stratasysが2021年のOrigin ...

四川付加製造技術協会は、四川の3Dプリントが新たなレベルに到達するのを支援するために設立されました。

2017年4月16日、四川付加製造技術協会が正式に設立され、第1回代表会員会議が開催されました。四...

砂を使った3Dプリントのカスタムバスルーム製品:おそらく良い新しい方向性

現在、3Dプリンティング技術は自動車、航空宇宙、医療など多くの分野で広く利用されています。でも、ご存...

SLMソリューション2022の収益は41%増加し、1億ユーロを超える

2023年3月25日、Antarctic Bearは、ドイツに拠点を置く3Dプリント製造会社である...

世界3Dプリンティング技術産業連盟会長グラハム・トロマンズ氏:産業の革新

南極熊は、仏山で開催された3Dプリンティングカンファレンスで、世界3Dプリンティング技術産業連盟の会...

eSUN、星空や銀河のような控えめな華やかさを備えたePLA-Magic MagicデュアルカラーPLAフィラメントを発売

南極熊は、2024年3月初旬にeSUNの新しい美観材料であるePLA-Magic魔法の2色PLAが正...

3Dスキャン機器は進歩を続け、印刷効果の継続的な改善を推進しています。

近年、世界中の研究者の強力な推進により、3Dプリント技術はますます成熟し、3Dプリンター、スキャナー...

特別レポート:TED*KIDSが中国でInfinite Futureを初公開

2016年1月9日午後、「無限の未来」をテーマにした初のTEDxKids Chinaイベントが北京...