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新型紙基生物電池由細菌供電

2018-08-21 09:23:30 科技日報  點擊量: 評論 (0)
電池出現已有100多年,但時至今日,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。

電池出現已有100多年,但時至今日,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。而即將在美國化學學會第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,給這些地區帶來低成本的新型能源。

這種新型電池是由美國紐約州立大學的一個研究團隊開發的。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,這些凍干細菌就會恢復活力,它們在為自己制造能量的同時,產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,研究人員曾擔心細菌產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,纖維就已經迅速將電子轉移到陽極了。

作為生物傳感器材料,紙張具有獨特的優勢,柔韌性好,表面積大,價格也很低廉。不斷創新的結構工程技術,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際應用水平,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。

目前這種一次性電池的保質期約為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期。

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責任編輯:任我行

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