深大周学龙AFM: 可穿戴生物燃料电池从制造到应用的进展

可穿戴生物燃料电池 (w-BFC) 通过高效的生物电化学反应从能量密集的碳中性燃料中产生绿色电力，具有出色的生物相容性、显著的环境可持续性和卓越的小型化能力，这使w-BFC在可穿戴应用领域具有巨大的潜力。

在此，深圳大学周学龙副研究员等人介绍了基本的w-BFC设计并讨论它们的创新应用以及w-BFC 在可穿戴设备领域的重要性。首先，作者简要介绍了w-BFC 的一般概念、工作机制以及性能参数（电压、功率输出、稳定性、耐用性等）。

然后对制造w-BFC 的不同材料和策略进行分类，并总结了不同类型电解液的发展，特别是在w-BFC中加入水凝胶。最后，作者总结并讨论w-BFCs的应用，除了自供电生物传感以外，还有在药物输送和伤口敷料中的特殊应用，并预见了它们在按需药物输送和智能伤口敷料中的近期应用。

图1. 本综述的结构网络

此外，作者指出了w-BFC 仍面临的几个关键挑战：

1）电池电压低；2) 低功率输出和3) 生物催化剂的短寿命。目前制造的w-BFC大多仅限于酶促 w-BFC，新型微生物w-BFCs 利用活微生物作为生物催化剂，它们是可自我更新的，因此具有良好的长期稳定性，但在商业化之前需要仔细评估微生物平衡等实质性影响。未来需要化学家、生物学家和电气工程师做出努力，以实现安全稳定的可穿戴生物电池。

图2. BFC的组成及反应机理

Wearable Biofuel Cells: Advances from Fabrication to Application, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202103976

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