Una batteria di carta alimentata da batteri

Una batteria di carta alimentata da batteri
I ricercatori hanno sfruttato i batteri per alimentare queste batterie di carta. Attestazione: Seokheun Choi

Nelle aree remote del mondo o in regioni con risorse limitate, gli oggetti di uso quotidiano come le prese elettriche e le batterie sono un lusso. Gli operatori sanitari in queste aree spesso non hanno elettricità per alimentare i dispositivi diagnostici e le batterie commerciali potrebbero non essere disponibili o troppo costose. Sono necessarie nuove fonti di energia che siano a basso costo e portatili. Oggi, i ricercatori segnalano un nuovo tipo di batteria caricata di carta e alimentata da batteri ? che potrebbe superare queste sfide.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati al 256° National Meeting & Exposition dell’American Chemical Society (ACS).

“La carta ha vantaggi unici come materiale per i biosensori”, afferma Seokheun (Sean) Choi, Ph.D., che presenta il lavoro all’incontro. “È poco costoso, usa e getta, flessibile e ha una superficie elevata. Tuttavia, i sensori sofisticati richiedono un alimentatore. Le batterie commerciali sono troppo dispendiose e costose e non possono essere integrate nei substrati di carta. La soluzione migliore è una carta- a base di bio-batteria.”

I ricercatori hanno precedentemente sviluppato biosensori cartacei usa e getta per una diagnosi conveniente e conveniente di malattie e condizioni di salute, nonché per rilevare contaminanti nell’ambiente. Molti di questi dispositivi si basano sui cambiamenti di colore per segnalare un risultato, ma spesso non sono molto sensibili. Per aumentare la sensibilità, i biosensori necessitano di un alimentatore. Choi voleva sviluppare una batteria di carta economica alimentata da batteri che potesse essere facilmente incorporata in questi dispositivi monouso.

Così Choi e i suoi colleghi della State University di New York, Binghamton, hanno realizzato una batteria di carta stampando sottili strati di metalli e altri materiali su una superficie di carta. Quindi, hanno messo sulla carta “esoelettrogeni” liofilizzati. Gli esoelettrogeni sono un tipo speciale di batteri in grado di trasferire elettroni al di fuori delle loro cellule. Gli elettroni, che vengono generati quando i batteri producono energia per se stessi, passano attraverso la membrana cellulare. Possono quindi entrare in contatto con elettrodi esterni e alimentare la batteria. Per attivare la batteria, i ricercatori hanno aggiunto acqua o saliva. In un paio di minuti, il liquido ha rianimato i batteri, che hanno prodotto abbastanza elettroni per alimentare un diodo emettitore di luce e una calcolatrice.

I ricercatori hanno anche studiato come l’ossigeno influisce sulle prestazioni del loro dispositivo. L’ossigeno, che passa facilmente attraverso la carta, potrebbe assorbire gli elettroni prodotti dai batteri prima che raggiungano l’elettrodo. Il team ha scoperto che sebbene l’ossigeno diminuisse leggermente la produzione di energia, l’effetto era minimo. Questo perché le cellule batteriche erano strettamente attaccate alle fibre di carta, che portavano rapidamente gli elettroni all’anodo prima che l’ossigeno potesse intervenire.

La batteria di carta, che può essere utilizzata una volta e poi gettata, ha attualmente una durata di circa quattro mesi. Choi sta lavorando su condizioni per migliorare la sopravvivenza e le prestazioni dei batteri liofilizzati, consentendo una durata di conservazione più lunga. “Anche le prestazioni energetiche devono essere migliorate di circa 1.000 volte per la maggior parte delle applicazioni pratiche”, afferma Choi. Ciò potrebbe essere ottenuto impilando e collegando più batterie di carta, osserva. Choi ha richiesto un brevetto per la batteria e sta cercando partner industriali per la commercializzazione.


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