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Baumwollbrennstoffzellen könnten Wearables spugen
Wissenschaftler der Soochow University haben bescheidene Baumwollgarn in Hochleistungs-Methanol-Brennstoffzellen, die sich beugen, sich biegen und sogar arbeiten, wenn sie in zwei Hälften geschnitten werden.
Baumwollgarn könnte bald das Rückgrat zukünftiger tragbarer Stromversorgungssysteme werden.Forscher der Soochow University haben faserförmige direkte Methanol-Brennstoffzellen (FDMFCs) entwickelt, die auch nach dem 2.000-fachen gebogenen oder in Wasser eingewanderten Wassergeschnittenen hohe Leistung aufrechterhalten.Die in Nature Materials veröffentlichte Studie markiert einen Durchbruch in der flexiblen Energiespeicherung mit Auswirkungen auf die Elektronik, die sich biegen, flexiieren und den täglichen Verschleiß überleben müssen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die auf starre Gehäuse angewiesen sind, erzeugen diese „Garn@Gels“ auf Baumwollbasis ihren eigenen inneren Druck.Baumwollfasern schwellen natürlich in einer Gelmatrix an und drücken Sie die Brennstoffzellenkomponenten fest zusammen, ohne dass sperrige Gehäuse erforderlich sind.Diese adaptive Druckstrategie ermöglicht es den Brennstoffzellen, leicht, schneidbar, wasserfest und schnell zu tanken-um nur eine Minute zum Aufladen zu erregen.
Für die wachsende tragbare und intelligente Textilindustrie könnte eine solche Widerstandsfähigkeit ein Game-Changer sein.Flexible Elektronik - von biegbaren medizinischen Sensoren bis hin zu faltbaren Verbrauchergeräten - erfordern kompakte und langlebige Energiequellen.Bestehende Lösungen wie Solarzellen und Superkondensatoren fallen aufgrund der leichten Abhängigkeit oder einer langsamen Aufladung häufig kurz.Kraftstoffzellen bieten mit ihrer hohen Energiedichte und ihrer schnellen Betankung eine überzeugende Alternative - bisher kämpften flexible Versionen mit Leckage, Versiegelungsproblemen und schlechter Haltbarkeit.
Das Team löste diese Herausforderungen, indem er Baumwollgarn in ein UV-Härtungsgel einbettete und dann katalysatorbeschichtete Membranen um den Faserkern lag.Das Ergebnis: Brennstoffzellen, die nach 1.500 Biegungen 94,7% ihrer Leistung aufrechterhalten und unter extremen Bedingungen im Bereich von –22 ° C bis 70 ° C fortgesetzt wurden.Sie erreichten Spitzenleistungsdichten von 27,3 mw/cm² bei 60 ° C ohne Spannungsverlust nach 100 Ladungs -Entladungs -Zyklen.
Leistungstests drückten die Zellen weiter - durch Wassersprays, Holzstabpenetrationen und wiederholte Flexzyklen - die Geräte funktionierten immer wieder.Ihr modulares, faserförmiges Design deutet auch auf Skalierbarkeit hin, von der Leistung intelligenter Kleidung auf größere Energiesysteme.Wenn Methanol-Brennstoffzellen auf Baumwollbasis weit verbreitet sind, könnten eine neue Ära sicherer, flexibler und nachhaltiger Energie für die Elektronikindustrie eingeleitet werden-was das bescheidene Garn ins Rampenlicht der High-Tech-Innovation bringt.