可穿戴自供电传感器是最近柔性电子设备的一个有前途的前沿领域。 在这项工作中，已经制造了一种可穿戴燃料电池（FC）型自供电运动智能传感器，特别是首次选择甲醇蒸汽作为目标燃料。Pt@Au/N-rGO 的核壳结构和多孔碳网络作为甲醇氧化和氧还原反应催化剂，高导电碱性水凝胶作为固态电解质。 因此，用于自供电传感系统的可穿戴 FC 对 2-20% (v/v) 甲醇蒸汽表现出优异的传感性能，最大功率密度为 2.26 μW cm^-1，并且在弯曲或扭曲过程中具有良好的机械性能 . 重要的是，这种可穿戴 FC 设备可以为人体运动的应变传感器供电，并且可以通过手机轻松远程检测实时信号。 凭借有吸引力的生物相容性和自供电性能，用于自供电系统的可穿戴 FC 将为下一代灵活的智能传感电子设备提供新的机会，并在未来可穿戴智能监控的实际应用中启动开发的自供电平台。
 
  
图1.柔性自供电甲醇蒸汽传感器示意图
 
 
图 2. MOR 催化剂的表征。(a)Pt_1.4@Au/N-rGO的TEM图像。(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 和的紫外可见光谱Pt_1.4@Au/N-rGO。来自 Pt_1.4@Au/N-rGO的（d）Pt 4f和（e）Au 4f的XPS 光谱。(f) N-rGO、Au/N-rGO、Pt/N-rGO 和 Pt_1.4@Au/N-rGO的XRD谱。
 
  
图 3. Ptm@Au/N-rGO 催化剂的电化学性能。(a) Au/N-rGO、Pt/N-rGO和Ptm@Au/N-rGO催化剂的CV比较(10 mV s⁻¹) (b) Pt_1.4Au/N-rGO和-0.05 V下的Ptm@Au/N-rGO催化剂。（c）从CV曲线总结的Ibof Pt_1.4Au/N-rGO和Ptm@Au/N-rGO催化剂的电流密度。 所有测试均在含20%甲醇蒸汽的N₂条件下进行。
 
 
图 4.ORR催化剂的表征。(a)g-C₃N₄的TEM图像；(b)g-C₃N₄-PDA；(c) N-C_net。  N-C_net催化剂与KOH-PVA水凝胶电解质的电化学性能：（d）N-C_net催化剂在O₂^- 或 N₂ 饱和蒸汽（10 mV s^-1）下的CV曲线。 (e)N-C_net催化剂和商业10% Pt/C催化剂在氧饱和度下的LSV曲线。 (f) N-C_net催化剂在含（黑色曲线）和不含（红色曲线）20%甲醇（10 mV s^-1）的氧饱和蒸汽下的CV曲线。
 
 
图 5. 自供电甲醇蒸汽传感器的传感和灵活性性能。 (a)功率密度随甲醇蒸汽浓度为 2-20%（增量为 2%）而变化。 (b)自供电甲醇传感器在VOC中的选择性性能，包括氨、丙酮、碳酸二甲酯、四氢呋喃、己烷、吡啶、二氯甲烷、己烷、二甲苯、二氯甲烷和乙腈。 VOC 的浓度为 2% v/v。 在20%甲醇蒸汽中连续(c)扭曲和(d)向0-180°弯曲下的放电行为。
 
 
图 6. 自供电智能传感器的实际应用。(a)三个串联传感器的功率密度，甲醇蒸汽浓度朝 2-20%（2% 增量）变化。 (b)三个串联传感器在不同甲醇气体浓度下的放电测量。 (c)在20%甲醇蒸汽下为应变传感器自供电的三串联甲醇气体传感器的演示。 (d)使用智能手机监测的弯曲角度为 30、60 和 90° 期间手指应变传感器的电流测量 i-t 曲线。
  
       相关科研成果由大连理工大学Nan Zhu等人于2021年发表在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。

转自《石墨烯研究》公众号