可穿戴自供電傳感器是最近柔性電子設備的一個有前途的前沿領域。 在這項工作中，已經制造了一種可穿戴燃料電池（FC）型自供電運動智能傳感器，特別是首次選擇甲醇蒸汽作為目標燃料。Pt@Au/N-rGO 的核殼結構和多孔碳網絡作為甲醇氧化和氧還原反應催化劑，高導電堿性水凝膠作為固態(tài)電解質。 因此，用于自供電傳感系統(tǒng)的可穿戴 FC 對 2-20% (v/v) 甲醇蒸汽表現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能，最大功率密度為 2.26 μW cm
-1，并且在彎曲或扭曲過程中具有良好的機械性能 . 重要的是，這種可穿戴 FC 設備可以為人體運動的應變傳感器供電，并且可以通過手機輕松遠程檢測實時信號。 憑借有吸引力的生物相容性和自供電性能，用于自供電系統(tǒng)的可穿戴 FC 將為下一代靈活的智能傳感電子設備提供新的機會，并在未來可穿戴智能監(jiān)控的實際應用中啟動開發(fā)的自供電平臺。
圖1.柔性自供電甲醇蒸汽傳感器示意圖
圖 2. MOR 催化劑的表征。(a)Pt
1.4@Au/N-rGO的TEM圖像。(b)Pt
1.4@Au/N-rGO、Au、Pt、C、O 和N的EDS映射。(c)GO、Au/N-rGO、Pt/N-rGO 和的紫外可見光譜Pt
1.4@Au/N-rGO。來自 Pt
1.4@Au/N-rGO的（d）Pt 4f和（e）Au 4f的XPS 光譜。(f) N-rGO、Au/N-rGO、Pt/N-rGO 和 Pt
1.4@Au/N-rGO的XRD譜。
圖 3. Ptm@Au/N-rGO 催化劑的電化學性能。(a) Au/N-rGO、Pt/N-rGO和Ptm@Au/N-rGO催化劑的CV比較(10 mV s
−1) (b) Pt
1.4Au/N-rGO和-0.05 V下的Ptm@Au/N-rGO催化劑。（c）從CV曲線總結的Ibof Pt
1.4Au/N-rGO和Ptm@Au/N-rGO催化劑的電流密度。 所有測試均在含20%甲醇蒸汽的N
2條件下進行。
圖 4.ORR催化劑的表征。(a)g-C
3N
4的TEM圖像；(b)g-C
3N
4-PDA；(c) N-C
net。 N-C
net催化劑與KOH-PVA水凝膠電解質的電化學性能：（d）N-C
net催化劑在O
2- 或 N
2 飽和蒸汽（10 mV s
-1）下的CV曲線。 (e)N-C
net催化劑和商業(yè)10% Pt/C催化劑在氧飽和度下的LSV曲線。 (f) N-C
net催化劑在含（黑色曲線）和不含（紅色曲線）20%甲醇（10 mV s
-1）的氧飽和蒸汽下的CV曲線。
圖 5. 自供電甲醇蒸汽傳感器的傳感和靈活性性能。 (a)功率密度隨甲醇蒸汽濃度為 2-20%（增量為 2%）而變化。 (b)自供電甲醇傳感器在VOC中的選擇性性能，包括氨、丙酮、碳酸二甲酯、四氫呋喃、己烷、吡啶、二氯甲烷、己烷、二甲苯、二氯甲烷和乙腈。 VOC 的濃度為 2% v/v。 在20%甲醇蒸汽中連續(xù)(c)扭曲和(d)向0-180°彎曲下的放電行為。
圖 6. 自供電智能傳感器的實際應用。(a)三個串聯(lián)傳感器的功率密度，甲醇蒸汽濃度朝 2-20%（2% 增量）變化。 (b)三個串聯(lián)傳感器在不同甲醇氣體濃度下的放電測量。 (c)在20%甲醇蒸汽下為應變傳感器自供電的三串聯(lián)甲醇氣體傳感器的演示。 (d)使用智能手機監(jiān)測的彎曲角度為 30、60 和 90° 期間手指應變傳感器的電流測量 i-t 曲線。
相關科研成果由大連理工大學Nan Zhu等人于2021年發(fā)表在ACS Sensors（https://doi.org/10.1021/acssensors.1c02236）上。原文：Wearable Motion Smartsensors Self-Powered by Core–Shell Au@Pt Methanol Fuel Cells。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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