피부에 직접 착용하여 땀에 포함된 화합물을 변환해 전기 에너지를 생산할 수 있는 독특하고 새로운 유연·신축성 장치가 최근 그르노블 알프스 대학교(Université Grenoble Alpes)와 샌디에이고 대학교(미국) 소속 CNRS 연구진에 의해 개발되어 특허를 취득했다. 이 전지는 이미 LED를 지속적으로 점등할 수 있는 능력을 갖추고 있어, 자율적이고 친환경적인 바이오 장치를 동력으로 하는 웨어러블 전자기기 개발에 새로운 길을 열어주고 있다. 이 연구 결과는 2019년 9월 25일 『Advanced Functional Materials』에 게재되었다.

본 연구에서는 다중벽 탄소 나노튜브로 구성된 버키페이퍼(BP)를 전극 재료로 사용한 신축성 및 유연성이 뛰어난_젖산/O₂바이오연료전지(BFC)를 제시한다. 피렌-폴리노르보르넨 호모중합체로 기능화된 자립형 BP를 양극의 젖산 산화효소(LOx)와 음극의 빌리루빈 산화효소를 고정화하기 위한 매트릭스로 제작하였다. 이 바이오연료 전지는 0.74 V의 개회로 전압과^{520 µW cm−2의} 높은 전력 밀도를 나타낸다. 기능화된 BP 전극은 “아일랜드-브리지” 구조의 신축성 스크린 인쇄 전류 수집기에 조립되는데, 이는 웨어러블 BFC와 인체 간의 밀착 접촉을 보장하며 신축 조건 하에서도 BFC에 뛰어난 성능 안정성을 부여한다. 자원자의 팔에 부착했을 때, 이 BFC는 최대 450 µW의 전력을 생성할 수 있다. 전압 부스터와 연결하면, 신체 부착형 BFC는 운동 중 펄스 방전 및 연속 방전 모드 모두에서 발광 다이오드(LED)에 전원을 공급할 수 있다. 이는 차세대 웨어러블 전자기기를 위한 자급자족형 전원으로, 유연한 BP 기반 BFC의 유망한 잠재력을 입증한다.

자세히 보기 @ phys.org

전체 논문 @ Advanced Functional Materials

사진: CNRS