日本开发了一款太阳能驱动全集成微流体装置，可用于微型化系统供电
2017-06-20 23:25:09 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
诸如微传感器之类的微型器件通常需要独立的、小型化的电源供电。据麦姆斯咨询报道，为寻求合适的系统，日本的科学家们开发了一款全集成微流体装置，它能产生氢燃料，并能基于光催化将其转化为电能。
诸如微传感器之类的微型器件通常需要独立的、小型化的电源供电。据麦姆斯咨询报道，为寻求合适的系统，日本的科学家们开发了一款全集成微流体装置，它能产生氢燃料，并能基于光催化将其转化为电能。正如他们在《应用化学》（Angewandte Chemie）杂志上所报道的那样，这款微流体装置能够完全自主地工作，并提供足够的氢能来为微传感器的日常数据传输供电。
微型化存在一定的挑战，尤其是面对微型化的自动化系统，如芯片实验室应用或微传感器。这些系统通常需要自我供电，但是外部电池很笨重，且难以整合。微流体系统则能满足这种整合需求，来自东京大学的Takehiko Kitamori和Yuriy Pihosh，以及他们的同事都专注于微流体器件的研究，他们结合微型燃料电池，设计了一种氢燃料光催化微发电机，这些器件全部设置在一个微流体芯片上。据介绍，这种微流体发电机基于太阳能，并且可以在室温和常压下持续向其它微型装置供电。
科学家们将他们的微流体电力装置描述为一个设置在玻璃平台上，拥有两个模块的模块化系统，光催化微型燃料发电机和微型燃料电池通过一组微通道和纳米通道相连接。两个微流体模块都包含一组用于质子交换的“扩展纳米通道”，作者认为，这些扩展纳米通道能够提供优异的质子传导，与传统全氟磺酸（Nafion）质子交换膜相比，拥有更快的质子传播速度。光电阳极，也就是用于水分解的光催化剂也是创新的，它由特别设计的金属氧化物纳米棒组成，如作者所证实的那样，光催化氢气的产生能够达到“创记录的效率”。氧气和氢气这两种气体都是通过水分解生成的，然后通过微通道分别传送到微型燃料电池，在这里，其中的氧气、电子和质子通过电化学反应结合成水分子，从而提供电能。
当水循环返回到第一个模块时，这款微型电源便可以实现自我维持，并且整个过程只依赖于太阳能。科学家们测试了该装置，发现它能够每天很稳定地产生氢气，实现相当于35毫焦耳的储能，足以为微传感器提供24小时供电，并传输时间数据。但是，科学家们还必须整合一组用于储气的微型储罐，以避免气体超压，根据作者的说法，这个问题很快就可以解决。
这款微流体装置的建议应用包括自动微传感器和芯片实验室技术，后者可以缩小整个实验流程，从而节省宝贵的材料和能源成本。
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