科学家们仅用一张纸就研制出一款由细菌供电的电池,他们说这款电池有望成为既便宜又容易生产的电源,在偏远的经济欠发达地区,人们可以将这种电源用在医疗传感器上。
这款像纸一样的可折叠电池就是最近研发出来的生物电池中的一种。它能储存有机化合物产生的电力。在这种电池里,电力是由废水中的常见细菌生产的。
这种纸质设计是一种名为“纸质电子”的新研究领域中一部分,正如它的名字所示,这种设计是纸与电子的融合。如果要制作这种纸质电池所需的简单组件,我们应该使用的是那些在世界偏远地区容易获得的材料。
“近来,纸质电子作为一种既简单又廉价的供电方式出现,为一次性护理诊断传感器提供电力。”来自美国宾厄姆顿大学的工程师Seokheun "Sean" Choi说。
为了制作电池,研究人员把一条带状的硝酸银放在了一张色层分析纸上。然后他们又在纸上放了一层薄薄的蜡,以形成电池的正极。在纸的另一面,团队制作了一个以导电聚合物为原料的蓄电池,只要往里添加几滴带有细菌的废水,就能形成电池的负极。
当纸张被折叠起来时,电池的正极与负极就会相互接触,电池就能通过细菌代谢进行充电。这并不是科学家第一次进行可延展的非传统电池的设计的实验。
研究人员使用六个电池进行测试,当组合顺序三个电池成一排、叠成两层时,电池产生125.53微安的电流和31.51微瓦的电量;当六个电池相互重叠时,其产生的电流和电量分别为105.89微安及44.85微瓦。
目前,要使用数百万个纸质电池才能为一个40瓦的电灯泡提供充足的电量。因此,这项技术近期尚不可能为传统电子产品供电。不过,研究人员表示,根据目前的情况这款电池已具备足够的电力去驱动简单的传感器,这些传感器主要应用于检测糖尿病患者体内的葡萄糖水平,或是检测病人体内的病原体等。
“这种电池的诞生让我们感到兴奋无比,因为,微生物可以从任何能进行生物降解的原料(如废水)中获得电力。而这种原料又是随处可得的。因此,我相信这种类型的纸质生物电池能在未来成为纸质电子的电量来源。”该项发现发表于《先进材料技术》中。