《Nano Energy》用于生物能源的基于盐度发电的细菌纤维素/MXene膜

我们报告了基于生物相容性NBC/MXene膜的盐度发电。

盐水明胶水凝胶首次作为固体电解质用于渗透能转换。

NBC和MXene的结合可以促进离子通量，从而提高输出功率密度。

我们的工作为利用渗透能作为生物能源的设计提供了新的见解。

为植入式医疗设备(IMD)供电仍然是一项挑战，因为生物系统需要生物相容、稳定和小型化的电源。利用盐度梯度是一种有吸引力且有效的发电方式。在这里，我们展示了离子通道模拟负电荷细菌纤维素(NBC)/MXene纳米流体膜作为渗透纳米发电机。将NBC纳米纤维引入MXene纳米片会带来空间电荷并增强离子通量。考虑到体内应用，盐水明胶水凝胶首次用作固体电解质。受益于一维(1D)纳米纤维和二维(2D)MXene片材的组合，功率密度为2.58Wm-2是在固体电解质的100倍浓度梯度下获得的。这项工作表明，使用固体电解质也可以实现盐分能量转换。此外，体外和体内评估的结果表明混合膜具有良好的生物相容性。NBC/MXene膜的高性能渗透能转换和良好的生物相容性使其成为为植入式医疗设备供电的有前途的组织集成电池。

图文简介

制备NBC/MXene复合膜。(a)BC是由细菌产生的，NBC是使用TEMPO氧化法制备的。(b)NBC分散体的照片和TEM图像。(c)MXene是由Ti3AlC2前驱体使用LiF/HCl蚀刻方法制备的。(d)MXene分散体的照片和TEM图像。(e)NBC/MXene混合悬架。(f)使用真空辅助过滤制备NBC/MXene复合材料的示意图，包括NBC/MXene膜的照片，以及NBC/MXene复合膜的内部结构示意图。

(a)层状结构的BC50MXene50膜的横截面FE-SEM图像。(b)NBC/MXene分散体的Zeta电位。(c)具有不同NBC含量的NBC/MXene膜的接触角。插入：在相应的膜上滴一滴水。(d)BC50MXene50膜在中性1、10和100mMKCl溶液中的IV曲线。(e)BC50MXene50膜在不同KCl浓度的中性KCl电解质中的离子电导率。离子电导率在低浓度区域偏离体积值（黑线），表明电荷控制的离子传输。(f)BC的膜电位和电流密度不同浓度梯度下的50MXene50膜。低浓度侧固定为1mM，而高浓度侧从10mM增加到500mM。(g)渗透能量收集系统。(h)NBC/MXene膜中离子传输过程的图示。(i)NBC纳米纤维在离子传输过程中的功能。

能量转换性能

NBC/MXene膜使用盐水明胶水凝胶作为固体电解质产生的电能

论文信息

论文题目：Salinitypowergenerationbasedbiocompatiblebacterialcellulose/MXenemembraneforbiologicalpowersource