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产生孢子的细菌电池可在货架上保存100年再激活使用
发布日期:2023-04-19 05:55:37  稿源:cnBeta.COM

研究人员刚刚开发出一种电池,在被成功激活之前可以储存100年。秘密在于将休眠的细菌封存起来,直到它们被召唤到发电服务过程中。新的生物电池建立在宾汉姆顿大学(BU)以前进行的工作基础上,其中由Seokheun Choi领导的研究小组创造了一个可食用的电池,当pH值敏感的膜在小肠中溶解时,该电池就会被激活。这导致枯草杆菌复活并开始产生孢子--这一过程产生了足够的电力,为小型传感器供电,如可用于监测肠道健康的相机。

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基于细菌的电池被称为微生物燃料电池或MFCs,Choi之前已经创造了靠人体自身的细菌或唾液发电的版本,以及一个靠脏水运行的折纸版本。

在最新一轮的研究中,Choi的团队(位于BU的生物电子学和微系统实验室)再次利用了细菌保持休眠的能力,直到有合适的条件来发挥作用。然而,这一次,科学家们专注于制造一种能在体外运作的电池,即使在架子上放了几十年也能发挥作用。

"我们想制作这些生物电池,以获得便携、可储存和按需发电的能力,"Choi说。"问题是,我们如何能够提供细菌的长期储存,直到使用?而如果这是有可能的,那么你将如何提供按需激活的电池,以便快速和容易地发电?以及你将如何提高功率?"

为了回答这些问题,该团队将枯草芽孢杆菌包裹在石墨烯水凝胶中,该凝胶擅长从空气中抓取水分。然后他们用一块KAPTON胶带将燃料电池组件密封起来,该胶带可以在-500至750°F(-296至399°C)的温度范围内发挥作用。一旦胶带被移除,水凝胶将水分输送给细菌,导致它们开始制造孢子。

一小时后,电池有足够的电力为一个LED灯、一个温度计和小型数字湿度计供电。对燃料电池进行加热,使其达到满功率的时间缩短到20分钟。此外,在室温下存放一周后,被激活的电池只损失了2%的电量。

一旦被激活,这种电池能够持续一周而不损失太多电力,然而,对于这个微小的生物电池来说,一个更大的名声是,研究人员认为它可以在未激活的状态下保持100年之久,并且仍然可以完美地运作,只要空气中有足够的水分,一旦胶带被移除,就可以激活细菌。

这项研究由美国海军研究办公室资助,并已发表在《Small》杂志上。

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