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新型紙基生物電池由細菌供電帶來低成本新型能源

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2022年11月19日  

電池出現(xiàn)已有100多年,但時至今日,在某些偏遠或資源有限的地區(qū),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)會第256屆全國會議暨博覽會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(qū)帶來低成本的新型能源。


這種新型電池是由美國紐約州立大學(xué)的一個研究團隊開發(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,只需將水或者唾液涂抹在紙上,幾分鐘內(nèi),這些凍干細菌就會恢復(fù)活力,它們在為自己制造能量的同時,產(chǎn)生的電子會穿過細胞膜與外部電極接觸,從而為電池供電。


由于紙張會透氣,研究人員曾擔(dān)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(zhuǎn)移到陽極了。


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,價格也很低廉。不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)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(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。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(shè)備中,雖然尚未達到投入實際應(yīng)用水平,電池性能還需大幅提升,但這種提升可以通過多個紙電池堆疊、連接來實現(xiàn)。


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


沒錯,紙也能拿來做電池基板,凍干細菌動起來就能為電池傳輸電子,這電池設(shè)計得簡單又巧妙。在資源受限地區(qū),能屈能伸的紙張和便宜好用的細菌相結(jié)合,就成了“黃金搭檔”。雖然紙基電池暫時還達不到普通電池的效果,但如果解決掉保質(zhì)期和電池性能的問題,它會是個性價比還不錯的選擇。研究人員打破人們對于電池的傳統(tǒng)定義,開各種腦洞費勁做研究,最終目的,也是想讓這些奇思妙想,在特殊地區(qū)、特殊時刻大顯身手,把人類生活變得更美好。

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