Urine-powered (galvanic) electric cell and sensor on paper substrate

原电池 基质(水族馆) 尿 材料科学 光电子学 计算机科学 电气工程 化学 工程类 冶金 地质学 生物化学 海洋学
作者
Prajokta Ray,Daewoo Han,A. J. Steckl
出处
期刊:Flexible and printed electronics [IOP Publishing]
卷期号:1 (4): 044002-044002 被引量:2
标识
DOI:10.1088/2058-8585/1/4/044002
摘要

A self-powered urinalysis platform for point of care utility is reported consisting of an electrochemical sensor fabricated on paper substrate and powered by urine. A galvanic cell activates upon addition of urine, with the REDOX reaction between urine and electrode–electrolyte pair Al|NaOH|NaCl|CuSO4|Cu generating power. Owing to presence of many ionic species in urine, electrical conductivity (EC) is positively related to osmolality, Na+ concentration, and uric acid concentration. Urine EC dependence on osmolality and Na+ concentration contribute to cell electrical property. The cell consists of several layers: the base paper layer (impregnated with NaOH), hydrophobic and hydrophilic layers, CuSO4 and NaCl strips, and Cu and Al electrodes. A single cell device upon exposure to urine generates an open circuit voltage of 1.15 V and a short circuit current of 1.6 mA. A series twin cell device can power an LED for ~40 min. The device also selectively responds to K+ ion discharged in urine within the physiological range (25–125 mEq l−1). A single cell device generates short circuit current in range of 2.4–3.3 mA for concentrations of K+ from 50 to 130 mEq l−1 in urine.
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