仅靠细菌就能发电的可折叠电池

时间:2017-01-06 12:02:52
作者:李二宝/编译
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仅靠细菌就能发电的可折叠电池,   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。 

 

这款可折叠电池是由废水中的细菌供电的

  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。这样一来,在输电网或传统电池无法正常使用的地区,这种电子产品就能成为坚实可靠的后盾。

这款可折叠电池是由废水中的细菌供电的

  “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。而细菌代谢的过程,实际上就是细胞呼吸的过程。 

  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。

  去年,来自美国和中国的团队展示了一款折纸型的锂离子电池,它包含了一些“柔软的褶皱”,所以可以伸展和收缩。

  数月后,来自瑞典的研究人员研发了一种名为“纸电池”的东西,这是一张由纤维素和高分子聚合物组成的纸,能够储存电力。

  就在上个月,英国科学家公开了一个受人类肠道启发而成的电池设计。他们设计的锂-硫磺电池模仿了人类肠道中类似手指形状的突出物,这种突出物被称作绒毛。这种电池能捕捉随着时间流逝而断裂的硫磺碎片,因此,它们老化的速度将会减缓。

  对于新型的纸质电池,电流的输出量取决于纸的数量的多少和纸的堆放和折叠方法。正如你在以上图片中所见的那样,每张可折叠的纸张中都包含了一定数量的方形小电池,这种方形的小电池通常是铺设在输电网中的。

  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。

  研究人员承认,每层纸张之间缝隙的不同或任何偏移(不对称)情况的发生,都会使得电池的供电表现有所不同;他们表示,为了使这种设备产出更多的电量,研究人员仍需进行大量的实验工作。

  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。因此,这种电池可以把紧急医疗救护带到那些居住区不供电,却又亟待治疗的人们身边。

  “与那些优势明显、使用灵活、综合能力强的电池相比,纸质微生物燃料电池技术可以说是最不发达的,”Choi说。

  “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。

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这款可折叠电池是由废水中的细菌供电的

  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。这样一来,在输电网或传统电池无法正常使用的地区,这种电子产品就能成为坚实可靠的后盾。

这款可折叠电池是由废水中的细菌供电的

  “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。而细菌代谢的过程,实际上就是细胞呼吸的过程。 

  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。

  去年,来自美国和中国的团队展示了一款折纸型的锂离子电池,它包含了一些“柔软的褶皱”,所以可以伸展和收缩。

  数月后,来自瑞典的研究人员研发了一种名为“纸电池”的东西,这是一张由纤维素和高分子聚合物组成的纸,能够储存电力。

  就在上个月,英国科学家公开了一个受人类肠道启发而成的电池设计。他们设计的锂-硫磺电池模仿了人类肠道中类似手指形状的突出物,这种突出物被称作绒毛。这种电池能捕捉随着时间流逝而断裂的硫磺碎片,因此,它们老化的速度将会减缓。

  对于新型的纸质电池,电流的输出量取决于纸的数量的多少和纸的堆放和折叠方法。正如你在以上图片中所见的那样,每张可折叠的纸张中都包含了一定数量的方形小电池,这种方形的小电池通常是铺设在输电网中的。

  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。

  研究人员承认,每层纸张之间缝隙的不同或任何偏移(不对称)情况的发生,都会使得电池的供电表现有所不同;他们表示,为了使这种设备产出更多的电量,研究人员仍需进行大量的实验工作。

  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。因此,这种电池可以把紧急医疗救护带到那些居住区不供电,却又亟待治疗的人们身边。

  “与那些优势明显、使用灵活、综合能力强的电池相比,纸质微生物燃料电池技术可以说是最不发达的,”Choi说。

  “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。

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