باتری کاغذی با تامین انرژی از باکتری

به گزارش برق نیوز، در مناطق دور افتاده جهان جا‌هایی وجود دارد که دسترسی به منابع انرژی ندارند و پریز‌های برق و باتری، ابزاری تجملی برای مردم آن به حساب می‌آیند. مددکاران سلامتی در این مناطق معمولاً از ابزار‌های تشخیصی‌ای استفاده می‌کنند که نیاز به برق ندارند و باتری‌هایی که در این مکان‌ها وجود دارند، بسیار گران‌قیمت هستند. از همین رو، افرادی که در این مناطق زندگی می‌کنند، نیاز به منابع انرژی‌ای دارند که هم ارزان‌قیمتند و هم قابل حمل‌ونقل. محققان در این راستا باتری جدیدی را طراحی کرده‌اند که از کاغذ ساخته می‌شود و باکتری‌ها انرژی آن را تأمین می‌کنند. در نتیجه تمامی فاکتور‌های لازم برای مصرف در این مناطق را دارند.

محققان می‌گویند کاغذ مزیت‌های منحصر به‌فردی دارد که این مزیت‌ها در حسگر‌های زیستی یا بیوسنسور‌ها به‌خوبی خود را نشان می‌دهند. این باتری یک بار مصرف، انعطاف‌پذیر و سطح بالاست. حسگر‌های پیچیده‌تر نیاز به منبع تغذیه دارند، ولی این حسگر فقط نیاز به باکتری دارد.

علاوه بر این، باتری‌های تجاری هدررفت انرژی دارند و گران هم هستند و نمی‌توان آن‌ها را به ساختار‌های نازک ورقی وصل کرد. به همین دلیل محققان به فکر ساخت باتری زیستی کاغذی افتادند.

محققان قبلاً حسگر‌های زیستی کاغذی یک بار مصرف برای تشخیص ارزان و راحت بیماری‌ها و همچنین تشخیص آلاینده‌های محیط زیستی توسعه داده بودند. بسیاری از این ابزار‌ها به تغییرات رنگی برای گزارش نتیجه متکی هستند، اما اغلب حساس نیستند. برای افزایش حساسیت آنها، نیاز به منبع انرژی دارند. در همین راستا هم محققان از اول قصد داشتند باتری‌های کاغذی ارزان قیمتی درست کنند که انرژی آن‌ها توسط باکتری تأمین می‌شود و می‌توان از آن‌ها برای تأمین انرژی دستگاه‌های تک‌کاربره استفاده کرد.

تیم تحقیقاتی دانشگاه نیویورک برای ساخت این باتری، لایه‌هایی از فلز و مواد دیگر را روی یک صفحه کاغذ چاپ کردند. سپس میکروارگانیسم‌های الکتریکی منجمد خشک را روی این کاغذ قرار دادند. این میکروارگانیسم‌های الکتریکی یا exoelectrogens نوع خاصی باکتری هستند که می‌توانند در داخل سلول‌هایشان الکترون‌ها را منتقل کنند.

این الکترون‌ها زمانی تولید می‌شوند که باکتری به آن‌ها انرژی بدهد و در این صورت است که از غشای سلولی باکتری‌ها رد می‌شوند. این الکترون‌ها با الکترود‌های خارجی ارتباط برقرار می‌کنند و در نتیجه انرژی مورد نیاز باتری را تأمین می‌کنند. محققان برای فعال کردن این باتری از آب یا بزاق دهان استفاده کردند. این مایع بعد از گذشت چند دقیقه باکتری را زنده می‌کند و در نتیجه الکترون‌های کافی برای تأمین انرژی دیود ساطع‌کننده نور و یا یک ماشین حساب تولید می‌شوند.

گفتنی است که طول عمر این باتری کاغذی یک بار مصرف، حدود چهار ماه است.