Menschen auf der ganzen Welt durchlaufen jedes Jahr unzählige Packungen mit Einwegbatterien. Ein neues Gerät könnte diesen Prozess jedoch nicht nur vereinfachen, sondern auch Leben für Menschen mit begrenzten Ressourcen retten. Forscher der Binghamton University im Bundesstaat New York entwickelten ein Batterieblattangetrieben von Bakterien.
Das Gerät verwendet Chromatographiepapier als Basis. Das Team legte dann ein Silbernitratband unter eine dünne Wachsschicht, um eine Kathode herzustellen. Als nächstes wurde ein leitfähiges Polymerreservoir als Anode hergestellt. Das Papier wird dann abhängig von der gefaltetAusgabe erforderlich. Nach dem Falten werden einige Tropfen mit Bakterien gefüllte Flüssigkeit hinzugefügt. Die Zellatmung der Bakterien versorgt die Batterie selbst mit Strom.
[Bildquelle : Seokheun et al. Über ScienceDaily ]
Assistenzprofessor Seokheun "Sean" Choi arbeitet in der Abteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik. Er ist außerdem Direktor des Binghamton-Labors für Bioelektronik und Mikrosysteme.
"Papertronics hat sich kürzlich als einfache und kostengünstige Möglichkeit herausgestellt, Einweg-Diagnosesensoren für den Point-of-Care-Betrieb mit Strom zu versorgen." sagte er . "Eigenständige und autarke Point-of-Care-Geräte auf Papierbasis sind für die Bereitstellung effektiver und lebensrettender Behandlungen in ressourcenbeschränkten Umgebungen unerlässlich."
Das Papierfaltmuster erwies sich als der zeitaufwändigste Teil des Prozesses. Verschiedene Muster können die Batterieleistung erheblich verbessern oder verringern.
"Das Gerät benötigt Schichten, die Komponenten wie Anode, Kathode und PEM Protonenaustauschmembran enthalten." Choi sagte . "[Die endgültige Batterie] erfordert eine manuelle Montage, und es gibt potenzielle Probleme wie eine Fehlausrichtung der Papierschichten und eine vertikale Diskontinuität zwischen den Schichten, die letztendlich die Stromerzeugung verringern."
In Bezug auf die Energie liefert das winzige Papier nicht viel. Das Team erzeugte 31,51 Mikrowatt bei ungefähr 126 Mikroampere mit sechs gefalteten Batterien in einem bestimmten Setup.
In Notsituationen wie Katastrophengebieten oder in der Hitze des Kampfes ist die Strommenge jedoch nicht die wichtigste. Diese Papierbatterien lösen das Problem der Tragbarkeit. Wenn das Papier genügend Energie abgeben kann, um die Patientenfunktionen zu überwachenabgelegenen Gebieten oder lebensrettende Erkennungsgeräte auch für kurze Zeit zu betreiben, gelingt dies.
Choi sagte, die Entwicklung der Papertronics sei weitgehend unberührt geblieben. Er stellte fest, dass die Integration mikrobieller Energiequellen auch leicht verfügbare Quellen für revolutionäre Zwecke nutzen könnte.
"Unter vielen flexiblen und integrativen Batterien auf Papierbasis mit einem großen Vorteil ist die mikrobielle Brennstoffzellentechnologie auf Papierbasis wohl die am wenigsten entwickelte" sagte Choi . "Wir freuen uns darüber, weil Mikroorganismen Strom aus jeder Art von biologisch abbaubarer Quelle wie Abwasser gewinnen können, die leicht verfügbar ist. Ich glaube, diese Art von Papier-Biobatterie kann eine zukünftige Energiequelle für Papertronics sein."
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Via Binghamton University