Ученые создали биобатарею на тканевой основе, активируемую человеческим потом

2018-01-16 18:59:00


Ученые создали биобатарею на тканевой основе, активируемую человеческим потом


   

Создана батарея на тканевой основе, способная изменить понятие портативного устройства. Команда разработчиков в Университете Бингамтона создала био-батарею на основе бактерий, способную стабильно вырабатывать энергию даже будучи подвергнутой деформациям и растяжениям.

Руководил группой профессор Сеохюн Чой, ранее достигший значительных результатов с бумажными топливными ячейками, приводимыми в действие микроорганизмами. По его словам, эта разработка может стать основой для биобатарей на тканевой основе. «Имеется большая потребность в гибкой электронике, способной к интеграции с различным окружением для сбора данных в реальном времени, — говорит Чой. — Такая электроника должна быть надёжной в работе, даже если она расположена на сложной, криволинейной поверхности, например, на подвижных частях тела. Мы считаем гибкие, растяжимые, миниатюрные батареи очень полезным источником энергии, ввиду их стабильности, возобновляемости и экологичности».

Такие батареи найдут широкое применение в портативных устройствах; даже пот владельца может стать топливом, обеспечивающим существование бактерий, вырабатывающих энергию. «Если принять во внимание, что число бактерий в теле человека превышает число собственных клеток, их использование как источника энергии, работающего во взаимосвязи с телом, представляется вполне допустимым», — говорит Чой. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Energy Materials.

Профессор Чой является экспертом в области миниатюрных источниках питания. В основном он сосредоточился на элементах питания для диагностических биосенсоров, применяемых в медицине. «Обеспечение энергией по требованию особенно важно для диагностики непосредственно по месту нахождения пациента. Типичная требуемая мощность в этом случае — всего несколько десятков микроватт в течение нескольких минут, но коммерческие источники питания обладают избыточной мощностью и слишком дороги. Также они небезопасны в плане загрязнения окружающей среды».

Результатом его работы стала батарея на бумажной основе, состоящая из микробных топливных ячеек с неактивными высушенными электрогенными клетками, которые начинают вырабатывать энергию через несколько минут после добавления к ним слюны.

Вот как исследователи описывают это устройство: «Такая батарея имеет преимущество, потому что биологическая жидкость для немедленной активации батареи доступна даже в самых ресурсоограниченных ситуациях, а технология холодной сушки обеспечивает долгосрочное хранение элементов без их деградации или денатурации».

В данный момент исследователи работают над увеличением ёмкости батареи. «Сейчас плотность батареи — несколько микроватт на квадратный сантиметр. Хотя 16 микробных топливных ячеек на листе бумаги, соединённых последовательно, вырабатывают ток и напряжение достаточные для работы светодиода, но для достижения мощности в сотни милливатт, необходимых для обычных приложений, требуются дальнейшие улучшения», — говорит Чой