依赖人体汗液进行能量收集和发电的可穿戴生物燃料电池（BFC）需要高活性的酶来修饰电极，以进行生物燃料催化和氧化。然而，生物酶的聚集和脱落导致催化活性位点的覆盖和磨损，使得BFC功率密度难以超过1 mW/cm²。近日，清华大学刘凯、电子科技大学向勇提出了具有3D互穿分级多孔结构的CNT膜，该结构是通过乳酸/O₂ BFCs中CNT生物节点的非溶剂诱导相分离实现的。

本文要点：

1) 互穿多孔结构有助于生物燃料和电解质的快速传质动力学，超低的电子传导电阻，均匀稳定地容纳生物酶，以及可以承受剧烈机械变形的卓越灵活性。因此，当CNT生物节点集成到仅含20 mM乳酸盐的人造汗液中具有空气阴极的BFC中时，其功率密度达到1.6 mW/cm²。

2) 作为人体汗液的能量收集装置，1 cm²的CNT生物节点可以连续运行36.8小时，收集4953.6 mJ的能量。此外，该设备能够为高功率蓝牙和传感器集成电路供电，同时还与定制的智能手机应用程序兼容，用于实时监测人体心电图。

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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