Niska cijena, prijenosna, papirna baterija koju pokreću bakterije – razvijeno

Istraživači izvještavaju o novom tipu baterija – napravljenom od papira i gorivom od bakterija – koji bi se mogao koristiti u udaljenim dijelovima svijeta ili u regijama s ograničenim resursima, svakodnevni predmeti poput električnih utičnica i baterija su luksuz.

"Papir ima jedinstvene prednosti kao materijal za biosenzore", kaže dr Seokheun (Sean) Choi, koji predstavlja rad na 256. nacionalnom skupu i izložbi Američkog hemijskog društva (ACS). “Jeftin je, za jednokratnu upotrebu, fleksibilan i ima veliku površinu. Međutim, sofisticirani senzori zahtijevaju napajanje. Komercijalne baterije su previše rasipne i skupe i ne mogu se integrirati u papirne podloge. Najbolje rješenje je bio-baterija na bazi papira.”

Istraživači su iskoristili bakterije za napajanje ovih papirnih baterija. Zasluge: Seokheun Choi

Choi je želio razviti jeftinu papirnu bateriju koju pokreću bakterije koja bi se lako mogla ugraditi u ove uređaje za jednokratnu upotrebu. Tako su Choi i njegove kolege sa Državnog univerziteta u New Yorku, Binghamton, napravili papirnu bateriju štampajući tanke slojeve metala i drugih materijala na površinu papira. Zatim su na papir postavili osušene zamrzavanjem "egzoelektrogene".

Egzoelektrogeni su posebna vrsta bakterija koje mogu prenositi elektrone izvan svojih ćelija. Elektroni, koji nastaju kada bakterije stvaraju energiju za sebe, prolaze kroz ćelijsku membranu. Oni tada mogu uspostaviti kontakt s vanjskim elektrodama i napajati bateriju. Da bi aktivirali bateriju, istraživači su dodali vodu ili pljuvačku. U roku od nekoliko minuta, tekućina je oživjela bakterije, koje su proizvele dovoljno elektrona da napajaju diodu koja emituje svjetlost i kalkulator.

Istraživači su takođe istraživali kako kiseonik utiče na performanse njihovog uređaja. Kiseonik, koji lako prolazi kroz papir, mogao bi upiti elektrone koje proizvode bakterije prije nego stignu do elektrode. Tim je otkrio da iako je kisik neznatno smanjio proizvodnju energije, učinak je bio minimalan. To je zato što su bakterijske ćelije bile čvrsto vezane za papirna vlakna, koja su brzo odnijela elektrone do anode prije nego što je kisik mogao intervenirati.

Papirna baterija, koja se može koristiti jednom, a zatim baciti, trenutno ima rok trajanja oko četiri mjeseca. Choi radi na uvjetima za poboljšanje preživljavanja i performansi zamrzavanjem osušenih bakterija, omogućavajući duži vijek trajanja.

„Performanse snage takođe treba da se poboljšaju za oko 1,000 puta za većinu praktičnih aplikacija“, kaže Choi. To bi se moglo postići slaganjem i povezivanjem više papirnih baterija, napominje on. Choi je prijavio patent za bateriju i traži industrijske partnere za komercijalizaciju.

Istraživači priznaju podršku i financiranje Nacionalne naučne fondacije, Ureda za pomorska istraživanja i Fondacije za istraživanje Državnog univerziteta u New Yorku.