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Polysaccharides enhanced performance of cotton thread based

已有 304 次阅读 2025-5-1 10:02 |系统分类:观点评述

Polysaccharides enhanced performance of cotton thread based microfluidic fuel cells - ScienceDirect 1. 药用植物多糖作为新型流道材料
  • 资源开发:许多药用植物(如灵芝、黄芪、枸杞)富含多糖,这些天然多糖可能替代或补充传统改性材料(如壳聚糖),用于提升MFC的亲水性和离子传输效率。通过提取药用植物多糖改性流道,既能提高电池性能,又能实现植物资源的高附加值利用。

  • 生物兼容性:药用植物多糖通常具有低毒性和生物降解性,适合用于医疗可穿戴设备或植入式传感器,为医疗电子设备提供可持续的微型电源。

2. 绿色能源在植物药生产中的应用
  • 自供电监测系统:在植物药种植、加工和质量控制中,MFC可为环境传感器(如温湿度、重金属检测)供电,实现实时监测。例如,基于植物多糖改性的MFC可集成于智能温室系统,优化种植条件。

  • 便携式检测设备:结合微流控技术,开发小型化、自供电的药物有效成分快速检测装置,适用于田间或实验室场景,降低对传统电源的依赖。

3. 废弃植物资源的能源转化
  • 循环经济:药用植物加工后的废弃物(如根茎、果壳)中常含纤维素和多糖,可通过提取改性后用于MFC流道材料,实现资源循环利用。例如,黄芪渣提取多糖用于电池流道,兼具环保与经济效益。

  • 低碳工艺:将药用植物副产物转化为能源材料,减少废弃物处理成本,同时降低电池制造的碳足迹。

4. 微流控技术与药物研发的融合
  • 高通量药物筛选平台:利用微流控燃料电池为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)供电,开发自驱动的药物筛选系统,提高效率并减少试剂消耗。

  • 靶向给药系统:结合MFC的微流控技术可控制药物释放速率,例如通过电池输出电压调节微泵,实现精准给药。

5. 环境监测与生态保护
  • 生态传感器网络:在药用植物种植区部署MFC驱动的无线传感器网络,实时监测土壤pH、污染物和病虫害,助力生态友好型种植。

  • 生物多样性保护:利用MFC为远程监测设备供电,跟踪濒危药用植物的生长环境,为保护策略提供数据支持。

挑战与未来方向
  • 材料适配性:需系统评估不同药用植物多糖的理化性质(如黏度、热稳定性)对MFC性能的影响。

  • 规模化生产:优化多糖提取与改性工艺,降低成本,推动产业化应用。

  • 长期稳定性:研究多糖改性流道在复杂环境(如高湿度、微生物环境)下的耐久性,确保实际场景中的可靠性。

微流控燃料电池在药用植物领域的应用潜力巨大,既可通过开发新型生物材料提升电池性能,又能为植物药资源的可持续利用和智能化管理提供创新解决方案。未来研究需聚焦于材料科学、能源工程与植物学的交叉融合,推动绿色能源技术与传统药用植物资源的协同发展。

Hao DC, Li CX, Wang YX, Xiao PG. Polysaccharides enhanced performance of cotton thread based microfluidic fuel cells. Renew Energy 2025, 249, 123245.

祝各位劳动者五一节快乐,



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