Крохотная биобатарейка разработана исследователями Бингемтонского университета (Binghamton University, входит в систему Университета штата Нью-Йорк — State University of New York).
Прошлой осенью профессор Бингемтонского университета Сокон Чой (Seokheun “Sean” Choi) и его лаборатория биоэлектроники и микросистем опубликовали своё исследование по проглатываемым биобатареям, работающим за счёт кислотности человеческого кишечника.
На этот раз он и его аспирант Марьям Резайи (Maryam Rezaie) развили свои идеи — для использования уже вне человеческого организма.
В опубликованных в журнале Small материалах исследования сообщается о результатах использования спорообразующих бактерий, подобных тем, что работали в предыдущей, «проглатываемой» версии батареи. Сообщается, что можно разработать устройства, которые будут способны сохранять работоспособность в течение столетия.
«В целом задача состоит в том, чтобы разработать топливную микробную клетку, которая могла бы храниться относительно продолжительный период времени без нарушения биокаталитической активности, а также быстро активироваться, поглощая влагу из воздуха» — говорит Чой, преподаватель факультета электро- и компьютерной инженерии колледжа инженерных и прикладных наук им. Дж. Уотсона. — «Мы хотели, чтобы эти биобатареи были носибельны, хранибельны и способными вырабатывать энергию по первому требованию. Задача такая — как нам обеспечить долгосрочное хранение бактерии до момента использования? И если это возможно — как обеспечить активацию батареи по требованию, чтобы она быстро и легко начала вырабатывать энергию? И как увеличить мощность?»
Батарея питания размером с монету была запечатана в каптон, материал, способный выдержать температуры от −273 до +400 °C (благодарим комментаторов за исправление неточности). После того, как плёнку удалили и добавили влагу, бактерии смешались с вызывающим прорастание веществом и микробы дали споры. Энергии, производимой при этой реакции, было достаточно для питания светодиода, цифрового термометра или небольших часов.
Тепловая активация спор бактерий сократила время «разгона» батареи до полной мощности с 1 часа до 20 минут, а увеличение влажности привело к повышению мощности. После недельного хранения при комнатной температуре выработка электроэнергии упала только на 2%.
Исследование спонсируется управлением военно-морских исследований, и легко представить военное применение этого источника питания, но и вариантов гражданского применения такой батарейки — множество.
Хотя предварительные результаты работы неплохие, Чой осознаёт, что его батарейке нужно быстрее включаться и давать больше напряжения, чтобы стать конкурентной альтернативой традиционным батареям.
«Думаю, это хорошее начало, — говорит профессор Чой. — Надеюсь, используя эти идеи мы сможем создать коммерческий продукт».
Подготовка материала — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Источники: https://www.binghamton.edu/news/story/4190/tiny-biobattery-with-100-year-shelf-life-runs-on-bacteria, http://dx.doi.org/10.1002/smll.202301135
Друзья! Если вам нравится то, что мы делаем, вы очень поможете нам, подписавшись на канал «XX2 век». Также мы будем рады вашим лайкам и комментариям. Поддержите распространение научного знания и научного взгляда на мир.