基于凝胶电解质的可穿戴一体式热电池利用身体热量

集成到纺织品中的电子设备正变得越来越流行：诸如袖子上的智能手机显示屏或用于检测运动服物理性能的传感器之类的系统已经生产出来。这些系统的主要问题往往是缺乏舒适的，同样可穿戴的动力源。中国科学家现在的目标是从体热中获取必要的能量。在《Angewandte Chemie》杂志上，他们介绍了一种基于两种不同凝胶电解质的柔性可穿戴热电池。

我们的肌肉活动和新陈代谢使我们的身体不断产生热量，其中一些热量通过皮肤释放到环境中。由于皮肤和周围温度之间的温差相对较小(大约32°C)，因此利用人体热量并不容易。现有的热电发电机，例如基于半导体的热电发电机，产生的能量太少，价格昂贵或对于在可穿戴系统中使用而言太脆。具有电解质溶液的热电池很难集成到广泛的可穿戴系统中。华中科技大学(中国武汉)的周军领导的一个团队现在找到了解决这个问题的方法：带有凝胶电解质的热电池。

研究人员正在利用热电流效应：如果将与电解质溶液或电解质凝胶接触的两个电极保持在不同的温度下，则会产生电势差。电解质中氧化还原对的离子可以在两种不同的电荷状态之间快速切换，从而在温度不同的电极上接受或释放电子。为了利用此电流产生电流，科学家将两种类型的细胞结合在一起，其中包含两个不同的氧化还原对。每个电池由两个用作电极的微小金属板组成，中间有电解质凝胶。第一种电池类型包含Fe2 + / Fe3 +氧化还原对。第二种类型的电池包含复合离子[Fe(CN)6] 3-/ [Fe(CN)6] 4-。由于选择了这些氧化还原对，因此在电池类型1中，冷端产生负电位，

研究人员将这两种类型的细胞中的许多细胞排列成棋盘状。电池通过在上方和下方交替的金属板彼此连接，以将它们串联在一起。然后，他们将此“棋盘格”集成到了手套中。戴上手套后，上下板之间会产生所需的温差。这在相邻单元之间产生电压，并且该电压相加。这样就可以产生电流来为设备供电或为电池充电。

在5°C的环境中，可能产生0.7伏特和约0.3 µW。通过优化该系统，即使在较小的温度梯度下，也应该有可能改善功率。