Die von den Forschern entwickelten Plug-and-Play-Biobatterien Universität Binghamton
Ein Forscherteam der Binghamton University hat einen Weg gefunden, Biobatterien wochenlang mit Energie zu versorgen, indem drei verschiedene Arten von Bakterien verwendet werden, a Pressemitteilung der Universität sagte.
Mit technologischen Entwicklungen wie dem Internet der Dinge IoT, die es Geräten und Sensoren ermöglichen, sich miteinander zu verbinden und synchron zu arbeiten, müssen diese Geräte auch bei Regen oder Sonnenschein mit Strom versorgt werden. Dies kann zwar einfach sein, wenn sie sich an Orten wie zWohnungen und Büros, an abgelegenen Orten erweist es sich als äußerst schwierig. Hier können Bio-Batterien Abhilfe schaffen.
Biobatterien sind eine neue und aufkommende Möglichkeit, Geräte mit Strom zu versorgen, die den Energieabbau in biologischen Zellen nachahmen. Glukose ist die häufigste Energiequelle, die von Lebewesen verwendet wird. Wenn Enzyme in der Zelle Glukose abbauen, werden auch Elektronen freigesetztdie zur Stromversorgung von Geräten verwendet werden können.
Wie lange können Biobatterien arbeiten?
Seokheun Choi, ist Professor am Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Sciences an der Binghamton University. Choi hat an Biobatterien seit Jahren und hat festgestellt, dass die bakterielle Interaktion genügend Energie erzeugen kann, um Geräte einige Stunden lang mit Strom zu versorgen.
Obwohl dies in einigen Szenarien hilfreich ist, suchten Choi und sein Team nach Möglichkeiten, die Lebensdauer ihrer Batterie zu verlängern. Zuvor verwendete Chois Team ein Zwei-Bakterien-System, um Strom für ihre Biobatterien zu erzeugen, aber in einer neuen Iteration verwendete astattdessen drei Bakteriensystem. Alle drei Bakterien werden in getrennten Kammern platziert.
„Ein photosynthetisches Bakterium erzeugt organische Nahrung, die als Nährstoff für die anderen darunter liegenden Bakterienzellen verwendet wird. Unten befinden sich die stromproduzierenden Bakterien, und die mittleren Bakterien erzeugen einige Chemikalien, um den Elektronentransfer zu verbessern“, erläuterte Choi imPressemitteilung.
Plug-and-Play-Biobatterien
Die neuen Biobatterien von Choi sehen auch eine neue Montagemethode vor. Diese Batterien sind in Blöcken von 1 Quadratzoll 3 cm x 3 cm enthalten und sind wie Legosteine, die sehr einfach kombiniert und neu konfiguriert werden können. Abhängig von dem Gerät, mit dem sie verwendet werden müssen, können diese Blöcke neu angeordnet werden, um die erforderliche Spannung und den erforderlichen Strom zu liefern.
Choi glaubt, dass 6G in den kommenden zehn Jahren weltweit eingesetzt werden wird und dass es eine große Anzahl kleiner, intelligenter und eigenständiger Geräte geben wird, die in Zukunft verwendet werden. Darüber hinaus werden diese Geräte auch in entfernten und rauen Umgebungen eingesetztUmgebungen, die außerhalb unserer Reichweite liegen, und hier kommen seine miniaturisierten Energy Harvester ins Spiel.
In Zukunft möchte Choi Batterien herstellen, die sich selbst heilen können, wenn sie in rauen Umgebungen Schaden erleiden. Aber sein ultimatives Ziel ist es, die Batterien wirklich klein zu machen. " Wir nennen dies „intelligenten Staub“, und ein paar Bakterienzellen können Energie erzeugen, die ausreicht, um ihn zu betreiben. Dann können wir ihn dort verteilen, wo wir ihn brauchen“, fügte Choi hinzu.
Das Team veröffentlichte seine jüngsten Fortschritte im Zeitschrift der Energiequellen.
Zusammenfassung
Kürzlich hat sich eine bakterienbetriebene Biobatterie mit mehreren Arten als langlebig und vollständig selbsttragend erwiesen.Stromerzeugung durch ihre synergistische Interaktion. Das Einschließen einzelner Arten in getrennte Räume vermeidet einen unausgewogenen Wettbewerb zwischen benachbarten Arten und maximiert ihre kooperative Interaktion, um die Batterielebensdauer zu verlängernsystematische und kontrollierbare Art und Weise für sofortige Energieanwendungen. Darüber hinaus stellt die räumliche Organisation lebender Mikroorganismen mit ihrer nahtlosen und effektiven elektrischen Kopplung mit der externen Elektrode nach wie vor eine große Herausforderung dar. In dieser Arbeit schaffen wir die Grundlage für die Schaffung einer mikrotechnisch herstellbaren und skalierbaren Biobatterieplattform, dieermöglicht die Kontrolle eines 3D-Multispezies-Mikrobenkonsortiums.Elektropolymerisation Ablagerung von mikrobiellen InfusionenPolymerlösungen erzeugt eine vertikal mehrschichtige, leitfähige, mikrobielle Struktur, in der einzelne Arten separat in quasi-festen Polymerschichten eingeschlossen sind, was letztendlich eine effektive Kopplung an der biotisch-abiotischen Grenzfläche und effiziente ionische Umgebungen für wechselseitige Wechselwirkungen zwischen Arten bietet.Eine integrierte modulare „Plug-and-Play“-Biobatterieplattform bietet einen einfachen und praktischen Ansatz für ihre seriellen und parallelen Verbindungen. Telemetriesystem wurde erfolgreich betrieben, wodurch die praktische Wirksamkeit dieses Netzteils für die reale Welt sichergestellt wird drahtloses Sensornetzwerk Bewerbungen.