Ученые создали аккумулятор с питанием от бактерий на одном листе бумаги

«Papertronics недавно превратилась в простой и недорогой способ питания одноразовых диагностических датчиков в местах оказания медицинской помощи», — сказал доцент Сеохын «Шон» Чой, работающий на кафедре электротехники и вычислительной техники в школе Томаса Дж. Ватсона. инженерии и прикладных наук. Он также является директором лаборатории биоэлектроники и микросистем в Бингемтоне.

«Автономные и автономные устройства на бумажной основе в местах оказания медицинской помощи необходимы для обеспечения эффективного и спасающего жизнь лечения в условиях ограниченных ресурсов», — сказал Чой.На одной половине хроматографической бумаги Чой и кандидат наук Ян Гао, который является соавтором статьи, поместили ленту из нитрата серебра под тонкий слой воска, чтобы создать катод.

Затем пара сделала резервуар из проводящего полимера на другой половине бумаги, который действовал как анод. После правильного складывания и добавления нескольких капель жидкости, наполненной бактериями, клеточное дыхание микробов приводит в действие аккумулятор.«Устройство требует, чтобы слои включали такие компоненты, как анод, катод и PEM (протонообменная мембрана)», — сказал Чой. «[Последняя батарея] требует ручной сборки, и есть потенциальные проблемы, такие как несовпадение слоев бумаги и вертикальные разрывы между слоями, что в конечном итоге снижает выработку электроэнергии».Различные методы складывания и штабелирования могут значительно улучшить выходную мощность и ток.

Ученые смогли генерировать 31,51 мкВт при 125,53 мкА с шестью батареями в трех параллельных сериях и 44,85 мкВт при 105,89 мкА в конфигурации 6×6.Для питания обычной 40-ваттной лампочки потребуются миллионы бумажных батареек, но на поле боя или в случае бедствия удобство использования и портативность имеют первостепенное значение.

Кроме того, мощности достаточно для запуска биосенсоров, которые контролируют уровень глюкозы у пациентов с диабетом, обнаруживают патогены в организме или выполняют другие жизненно важные функции.«Среди множества гибких и интегрируемых бумажных батарей с большим потенциалом, технология микробных топливных элементов на бумажной основе, пожалуй, наиболее слабо развита», — сказал Чой. «Мы рады этому, потому что микроорганизмы могут получать электроэнергию из любого легко доступного источника биоразложения, например сточных вод. Я считаю, что этот тип бумажной биобатареи может стать источником энергии для бумажной электроники в будущем».Нововведение — последний шаг Чоя в разработке бумажных батарей.

Его команда разработала свой первый бумажный прототип в 2015 году, который представлял собой складную батарею, очень похожую на спичечный коробок. Ранее в этом году они представили дизайн, вдохновленный метанием звезды ниндзя.

Текущая работа доступна в Интернете в журнале Advanced Materials Technologies и будет представлена ​​на конференции IEEE MEMS 2017 в Лас-Вегасе, штат Невада, 22-26 января.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *