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Le celle a combustibile in cotone potrebbero alimentare i dispositivi indossabili
Gli scienziati dell'Università di Soochow hanno trasformato umili filati di cotone in celle a combustibile a metanolo ad alte prestazioni che si piegano, si flettono e persino funzionano se tagliate a metà, offrendo una fonte di energia resiliente e rapida per i dispositivi indossabili di prossima generazione e tessili intelligenti.
Il filo di cotone potrebbe presto diventare la spina dorsale dei futuri sistemi di alimentazione indossabili.I ricercatori dell'Università di Soochow hanno sviluppato celle a combustibile diretto a forma di fibra (FDMFC) che mantengono prestazioni elevate anche dopo essere state piegate di 2000 volte, tagliate a metà o immerse in acqua.Lo studio, pubblicato su Nature Materials, segna una svolta nello stoccaggio di energia flessibile, con implicazioni per l'elettronica che deve piegare, flettere e sopravvivere all'usura quotidiana.
A differenza delle batterie convenzionali che si basano su alloggi rigidi, queste "filati@gel" a base di cotone creano la propria pressione interna.Le fibre di cotone si gonfiano naturalmente all'interno di una matrice in gel, premendo i componenti delle celle a combustibile strettamente insieme senza la necessità di involucri voluminosi.Questa strategia di pressione adattiva consente alle celle a combustibile di rimanere leggeri, tagliabili, resistenti all'acqua e rapidamente di fare rifornimento, richiedendo solo un minuto per ricaricare.
Per la crescente industria tessile indossabile e intelligente, tale resilienza potrebbe essere un punto di svolta.Elettronica flessibile - da sensori medici pieghevoli a gadget di consumo pieghevoli - richiedono fonti di energia compatte e durevoli.Soluzioni esistenti come celle solari e supercondensatori spesso non sono all'altezza della dipendenza dalla luce o della ricarica lenta.Le celle a combustibile, con la loro alta densità di energia e un rapido rifornimento di carburante, offrono un'alternativa convincente, ma fino ad ora, le versioni flessibili hanno lottato con perdite, problemi di tenuta e scarsa durata.
Il team ha risolto queste sfide incorporando il filo di cotone in un gel-creato UV, quindi stratificando membrane rivestite di catalizzatore attorno al nucleo della fibra.Il risultato: celle a combustibile che hanno mantenuto il 94,7% della loro potenza dopo 1.500 curve e un funzionamento continuo in condizioni estreme che vanno da -22 ° C a 70 ° C.Hanno raggiunto una densità di potenza di picco di 27,3 mW/cm² a 60 ° C, senza perdita di tensione dopo 100 cicli di carica -carica.
I test delle prestazioni hanno spinto ulteriormente le cellule, attraverso gli spray d'acqua, le penetrazioni del bastoncino in legno e i ripetuti cicli flessibili - anche i dispositivi continuavano a funzionare.Il loro design modulare a forma di fibra suggerisce anche la scalabilità, dall'alimentazione di abbigliamento intelligente a sistemi energetici più grandi.Se adottati ampiamente, le celle a combustibile a base di metanolo a base di cotone potrebbero inaugurare una nuova era di energia sicura, flessibile e sostenibile per l'industria elettronica, facendo palizzare l'umile filo sotto i riflettori dell'innovazione ad alta tecnologia.