Horizontally structured microbial fuel cells in yarns and woven fabrics for wearable bioenergy harvesting

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作者
Jihyun Ryu,Yang Gao,Jong Hyun Cho,Seokheun Choi
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier]
卷期号:484: 229271-229271 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.229271
摘要

Integration of advanced microbial fuel cell technology with conventional textile processes enables the emergence of wearable bioenergy harvesting techniques fueled by human sweat. However, without a standardized architecture for the fabrication of textile microbial fuel cells, large-scale energy harvesting from the human body with smart textiles remains elusive. In this work, a revolutionary device structure for wearable microbial fuel cells is easily built up on 1-D yarns and on 2-D and 3-D woven fabrics. The microbial fuel cell is horizontally structured on an intrinsic non-conductive yarn where the anodic and the cathodic components are formed between the pristine regions of the yarn as an ion exchange channel. The horizontally structured device in the 1-D yarn is easily scaled up to produce more power by connecting multiple yarn devices in series and parallel. The concept of the horizontally structured microbial fuel cell is extended to 2-D and 3-D wearable textiles by weaving functional yarns. The 1-D yarn device inoculated with Shewanella oneidensis MR-1 produced a maximum power of 452 μA/cm3 and a current density of 47.2 μW/cm3, which are greater than other flexible microbial fuel cells. The 2-D/3-D fabric-based devices improved the output performance enough to power an electrical calculator.

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