新型紙基生物電池由細(xì)菌供電

有望為偏遠(yuǎn)地區(qū)帶來低成本能源

科技日?qǐng)?bào)華盛頓8月19日電 (記者劉海英)電池出現(xiàn)已有100多年，但時(shí)至今日，在某些偏遠(yuǎn)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(huì)第256屆全國會(huì)議暨博覽會(huì)上公布的一項(xiàng)最新成果——一種靠細(xì)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(gè)研究團(tuán)隊(duì)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(shí)，只需將水或者唾液涂抹在紙上，幾分鐘內(nèi)，這些凍干細(xì)菌就會(huì)恢復(fù)活力，它們?cè)跒樽约褐圃炷芰康耐瑫r(shí)，產(chǎn)生的電子會(huì)穿過細(xì)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(dān)心細(xì)菌產(chǎn)生的電子在到達(dá)電極前被氧氣吸收，從而影響電池性能。但研究顯示，氧氣對(duì)電池性能的影響很小，因?yàn)榧?xì)菌細(xì)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，柔韌性好，表面積大，價(jià)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?jiān)谛乱淮娮赢a(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(dá)到投入實(shí)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(gè)紙電池堆疊、連接來實(shí)現(xiàn)。

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(xì)菌的存活率和性能，從而延長電池的保質(zhì)期。

總編輯圈點(diǎn)

沒錯(cuò)，紙也能拿來做電池基板，凍干細(xì)菌動(dòng)起來就能為電池傳輸電子，這電池設(shè)計(jì)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(xì)菌相結(jié)合，就成了“黃金搭檔”。雖然紙基電池暫時(shí)還達(dá)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(huì)是個(gè)性價(jià)比還不錯(cuò)的選擇。研究人員打破人們對(duì)于電池的傳統(tǒng)定義，開各種腦洞費(fèi)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(shí)刻大顯身手，把人類生活變得更美好。

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