A Bioinspired Metal-Free Bilayer Hydrogel Battery

材料科学 电池(电) 电压 数码产品 光电子学 电容器 纳米技术 功率密度 离子 双层 电极 储能 可穿戴技术 扩散 柔性电子器件 阴极 导电体 功率(物理) 工作(物理) 生物电子学 电气工程 中性面 电容 电流密度
作者
Shubao Jiang,Yuyao Mu,Xiang‐Yu Kong,Ganhua Xie
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:18 (17): 24696-24703
标识
DOI:10.1021/acsami.6c03218
摘要

Bioelectricity generation in electric eels is enabled by the precise arrangement of electrocytes that drive ion gradients to produce electrical output. Inspired by this mechanism, we present a scalable, metal-free hydrogel battery that generates electricity through spontaneous ion codiffusion. The system comprises stacked bilayers of polyacid (PAMPSA) and polybase (PEI) hydrogels, which establish intrinsic proton (H+) and hydroxide (OH–) ion concentration gradients. This ion separation drives directional diffusion and produces a maximum output of 0.55 V per unit with a current density of 9 μA/cm2. By serially connecting 31 units, the device achieves an open-circuit voltage of 10 V, and a stacked configuration equivalent in size to a standard AA battery yields a 5-fold voltage enhancement over commercial counterparts. The batteries demonstrate stable discharge performance and power small electronic devices, including capacitors and miniature calculators. The underlying transport mechanism is validated through both experimental studies and numerical simulations. This work offers a simple, sustainable, and scalable strategy for soft energy devices, providing a promising platform for portable and wearable electronics that bypasses reliance on metal-based charge carriers.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
朴素心情完成签到,获得积分10
3秒前
Lucifer完成签到,获得积分10
4秒前
lph完成签到 ,获得积分10
5秒前
小武完成签到,获得积分10
6秒前
Lucifer发布了新的文献求助10
7秒前
cxqygdn完成签到,获得积分10
8秒前
一介书生完成签到,获得积分10
9秒前
木子李完成签到,获得积分10
10秒前
么么完成签到,获得积分10
10秒前
JiangHb完成签到,获得积分10
10秒前
关远航完成签到,获得积分10
13秒前
lilylwy完成签到 ,获得积分0
13秒前
提高vc完成签到 ,获得积分10
16秒前
老喻完成签到,获得积分10
16秒前
Aoia完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
冬瓜鑫完成签到,获得积分10
18秒前
holy完成签到 ,获得积分10
19秒前
小黑完成签到,获得积分10
19秒前
自觉夏彤完成签到,获得积分10
20秒前
又又完成签到,获得积分10
22秒前
cocofan完成签到 ,获得积分10
22秒前
sscss完成签到,获得积分10
24秒前
天明完成签到,获得积分10
24秒前
zxq完成签到 ,获得积分10
24秒前
why完成签到,获得积分10
25秒前
27秒前
忒寒碜完成签到,获得积分10
27秒前
phoenix001完成签到,获得积分0
27秒前
核桃发布了新的文献求助10
32秒前
爱柠完成签到,获得积分10
33秒前
33秒前
Lina完成签到 ,获得积分10
33秒前
火山完成签到 ,获得积分0
34秒前
MZP完成签到,获得积分10
36秒前
猫不吃狗粮完成签到,获得积分10
36秒前
俊秀的思山完成签到,获得积分0
38秒前
瞬间de回眸完成签到 ,获得积分0
38秒前
ncuwzq完成签到,获得积分10
39秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
化工安全与环保 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7656682
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9227336
关于积分的说明 19829033
捐赠科研通 7223111
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3280336
关于科研通互助平台的介绍 2440621
邀请新用户注册赠送积分活动 2280175