近日🧓🏻，我校化學科學與工程學院陳濤教授課題組在柔性生物燃料電池方面取得重要進展，相關研究成果“Flexible and Stretchable Enzymatic Biofuel Cell with High Performance Enabled by Textile Electrodes and Polymer Hydrogel Electrolyte”發表在國際納米材料重要學術期刊《納米快報》（Nano Letters）上。

柔性可穿戴電子產品因其在便攜顯示🧎🏻‍♀️、在線傳感、人類健康管理等領域的潛在應用價值而備受關註。因此，發展與柔性電子具有良好匹配性的能量轉換或儲存器件至關重要🏌🏼‍♀️。將化學能（如葡萄糖）轉化為電能的生物燃料電池（BFC）8️⃣，清潔性高🤾🏻、生物相容性好，具有廣泛的應用前景。傳統的生物燃料電池通常使用液態電解質，電極材料的柔性和可拉伸有限，為實現高性能的柔性可拉伸生物燃料電池帶來了巨大挑戰。

陳濤教授課題組致力於柔性生物燃料電池的研究👩🏽‍🎓，此次研發的生物燃料電池由石墨烯/碳納米管/酶復合織物電極和含有葡萄糖的聚丙烯酰胺水凝膠電解質組裝而成（圖1）。織物電極中，從石墨烯層共價生長的碳納米管陣列不僅可作為導電基底並用於固定酶分子，還可賦予酶與石墨烯電極之間高效的電荷交換及傳輸能力。因此，所發展的生物燃料電池可輸出0.65V的開路電壓和64.2μW cm^-2的功率密度。

圖1.石墨烯/碳納米管/酶復合織物生物電極與柔性可拉伸生物燃料電池的示意圖 

得益於電極材料的織物狀結構和高分子水凝膠電解質優異的柔性及可拉伸性♤，該生物燃料電池被彎曲至任意角度（0~180°）🚴🏻‍♂️、甚至經400 次循環彎曲/釋放後，其電化學性能幾乎保持不變🤣。該生物燃料電池在高達60% 的拉伸應變下，其開路電壓基本保持不變，功率密度可保持其原始值的93.5%，表現出優異的柔性和可拉伸性能（圖2）📁。該生物燃料電池的柔性和可拉伸性與生物組織具有良好的匹配性😽👩🏼‍💼，例如神經組織（~20%）、血管（~30%）和皮膚（~50%）👩‍🚒，未來有望作為能源供應系統應用於體外/體內生物電子設備領域。

圖2. 酶生物燃料電池的柔性和可拉伸性能

化學科學與工程學院博士研究生陳子林為論文第一作者🧑🏻‍✈️，陳濤教授為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金♍️🪞、上海市教委等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03621