新型紙基生物電池由細菌供電 有望為偏遠地區帶來(lái)低成本能源

2018-08-22 15:46  瀏覽:  

電池出現已有100多年,但時(shí)至今日,在某些偏遠或資源有限的地區,這種我們慣用的日常用品卻還屬于奢侈品。而即將在美國化學(xué)學(xué)會(huì )第256屆全國會(huì )議暨博覽會(huì )上公布的一項最新成果——一種靠細菌發(fā)電的新型紙基生物電池,或許能改變這一狀況,給這些地區帶來(lái)低成本的新型能源。

這種新型電池是由美國紐約州立大學(xué)的一個(gè)研究團隊開(kāi)發(fā)的。研究人員在紙的表面印刷薄層金屬和其他材料作為基板,然后把凍干的產(chǎn)電菌群放置在紙上,制成紙基生物電池。使用時(shí),只需將水或者唾液涂抹在紙上,幾分鐘內,這些凍干細菌就會(huì )恢復活力,它們在為自己制造能量的同時(shí),產(chǎn)生的電子會(huì )穿過(guò)細胞膜與外部電極接觸,從而為電池供電。

由于紙張會(huì )透氣,研究人員曾擔心細菌產(chǎn)生的電子在到達電極前被氧氣吸收,從而影響電池性能。但研究顯示,氧氣對電池性能的影響很小,因為細菌細胞緊密地附著(zhù)在紙張纖維上,在氧氣介入之前,纖維就已經(jīng)迅速將電子轉移到陽(yáng)極了。

作為生物傳感器材料,紙張具有獨特的優(yōu)勢,柔韌性好,表面積大,價(jià)格也很低廉。不斷創(chuàng )新的結構工程技術(shù),讓人們可以控制紙張的纖維直徑、平滑度和透明度,為紙在新一代電子產(chǎn)品中的廣泛應用奠定了良好基礎。而紙基電池因適用性廣、生態(tài)友好且成本低廉等特性,被普遍看好。研究人員指出,他們研制的新型紙基電池的成本很低,攜帶方便,可以很容易地整合到一次性電子設備中,雖然尚未達到投入實(shí)際應用水平,電池性能還需大幅提升,但這種提升可以通過(guò)多個(gè)紙電池堆疊、連接來(lái)實(shí)現。

目前這種一次性電池的保質(zhì)期約為4個(gè)月。研究人員正在想辦法提高凍干細菌的存活率和性能,從而延長(cháng)電池的保質(zhì)期。

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