संयुक्त राज्य अमेरिका में Binghamton राज्य विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग में शोधकर्ताओं ने कागज में बैक्टीरिया को एकीकृत करता है और बैक्टीरिया के माध्यम से बिजली उत्पन्न करता है कि एक डिस्पोजेबल कागज बैटरी विकसित की है.
चित्रा ∣ स्रोत: Seokheun चोई
, टीम में एक सहायक प्रोफेसर Seokheun चोई कहते हैं, कागज आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स एक अनूठा लाभ है, जो लचीला है, टिकाऊ, पर्यावरण के अनुकूल, सस्ती है, और अच्छा यांत्रिक, अचालक और द्रव गुण है । सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्स और बैटरी उपकरणों की एक विस्तृत विविधता के लिए बिजली प्रदान कर सकते हैं, जैसे चिकित्सा उपकरणों के सेवन, बुद्धिमान परिवहन सेंसर और इतने पर.
सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों और बैटरी के तेजी से विकास के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के डिजाइन और अपने पर्यावरण संरक्षण के लिए और अधिक ध्यान में नवाचार के लिए प्रेरित किया है । यह अनुमान है कि अगले 5 वर्षों में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के ५०,०००,०००,००० से अधिक जोड़ दिया जाएगा ।
एक ही समय के तेजी से विकास कुछ समस्याओं लाएगा, उदाहरण के लिए, क्योंकि लघु उपकरण जीवन के अंत की एक बड़ी संख्या में जिसके परिणामस्वरूप, जीवन इलेक्ट्रॉनिक उपकरण प्रसंस्करण समस्याओं । यह सूचना दी है कि लिथियम आयन बैटरी और supercapacitors उच्च ऊर्जा घनत्व के फायदे हैं, हल्के और लचीला सब्सट्रेट पर एकीकृत किया जा सकता है । हालांकि, लिथियम आयन बैटरी biodegradable विषाक्त पदार्थों से बना रहे हैं, और तैयारी की प्रक्रिया में उच्च ऊर्जा की खपत पर्यावरण को नुकसान हो सकता है ।
वैकल्पिक ऊर्जा सभा प्रौद्योगिकियों, जैसे सौर कोशिकाओं, नैनो जनरेटर और तापविद्युत जेनरेटर, भी गैर की एक बड़ी संख्या अक्षय, दुर्दम्य भारी धातुओं और पॉलिमर का उपयोग करें ।
नतीजतन, चोई टीम एक कागज बैटरी विकसित एक स्पष्ट लाभ है, कागज बैटरी स्क्रैप में, बैक्टीरिया ' निगल ' हो जाएगा, क्षरण को प्राप्त करने के लिए । इसके अलावा, चोई ने कहा, ' एक उपकरण सब्सट्रेट के रूप में कागज का उपयोग कर के लाभ यह है कि यह खड़ी कर सकते हैं/जोड़ पर होगा, ताकि यह मिलकर या समानांतर में जोड़ा जा सकता है ।
' चोई टीम का काम राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (USD ३००,०००) द्वारा समर्थित किया गया था । के रूप में २०१५ के रूप में जल्दी, वे अपनी संवेदनाएं से ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड इस्तेमाल कागज पर निकल स्प्रे करने के लिए और एक बैटरी है कि वर्ग ब्लॉकों (एक मैच बॉक्स के आकार) में परतों का विकास । बैटरी की कुल लागत केवल 5 सेंट है ।
वे स्वीकार करते है कि कागज बैटरी बिजली की एक छोटी राशि प्रदान करते हैं, लेकिन यह एक महान विचार के लिए बैक्टीरिया के साथ गठबंधन करने के लिए बैटरी इन सर्वव्यापी संसाधनों का उपयोग कर सकता है ।
हाल ही में, अमेरिकी रासायनिक कांग्रेस के २५६ वार्षिक बैठक में (19 अगस्त), चोई रिपोर्ट कैसे जैविक बैटरी और सक्रिय कैसे उनके शैल्फ जीवन में सुधार किया गया । बैक्टीरियल कोशिकाओं का सिद्धांत है कि बैक्टीरिया की संवेदनाएं के माध्यम से कार्बनिक पदार्थ में संग्रहित जैव रासायनिक ऊर्जा को जैविक ऊर्जा में तब्दील किया जा सकता है ।
रूपांतरण प्रक्रिया में जैविक अणुओं (इलेक्ट्रॉनिक वाहक) में होने वाली प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल होती है. एक जीवाणु चालित कागज बैटरी, चोई टीम द्वारा विकसित, एक फ्रीज के साथ कागज पर रखा गया था ' सूखे बिजली के जीवाणुओं का उत्पादन '. विद्युत बैक्टीरिया का उत्पादन सेल के बाहर इलेक्ट्रॉनों हस्तांतरण और बिजली प्रदान करने के लिए बाहरी इलेक्ट्रोड से संपर्क कर सकते हैं ।
बैटरी को सक्रिय करने के लिए, वे पानी या लार जोड़ें । कागज बैटरी की अधिकतम शक्ति तक पहुंच सकते है 4 µ w/cm2, वर्तमान घनत्व तक पहुंच सकते है 26 µ a/cm2 । चोई ने कहा कि अभी तक कागज आधारित माइक्रोबियल बैटरी से अधिक परिणाम थे । हालांकि, फिर भी, गतिशील प्रदर्शन अभी भी बहुत कम है, अपने आवेदन सीमित.
व्यावसायिक अनुप्रयोगों को प्राप्त करने के लिए, विद्युत/वर्तमान घनत्व को कम से १००० गुना समय तक बढ़ा दिया जाना चाहिए । वास्तव में, चोई टीम केवल अनुसंधान टीम है कि कागज आधारित बैटरी बनाता है नहीं है । २०१७ में, स्पेन, कनाडा और संयुक्त राज्य अमेरिका के शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल, एक समय उपयोग परिदृश्य के लिए एक गैर धातु, biodegradable redox प्रवाह बैटरी की सूचना दी । बैटरी, जो १०० मिनट के लिए चलाने के मिट्टी में दफन कर रहे है और माइक्रोबियल गिरावट, पिछवाड़े खाद के समान के साथ इलाज किया ।
बैटरी की संभावित नुकसान, चोई कहते हैं, यह है कि biodegradability अनुकूल landfill उपचार की स्थिति की आवश्यकता है ।
चोई टीम के कागज बैटरी landfill बिना बैक्टीरियल phagocytosis द्वारा नीचा दिखा रहे थे, और चोई ने कहा कि उनके नवीनतम कागज बहुलक समग्र जैव कोशिकाओं को आसानी से पानी में नीचा दिखाया गया ।
बैक्टीरिया चालित कागज बैटरी का उपयोग कर, चोई कहते हैं, विभिन्न स्थानों के लिए ऊर्जा वितरित कर सकते हैं, यहां तक कि जहां कोई ग्रिड है, बिजली प्रकाश उत्सर्जक डायोड और कैलकुलेटर के लिए. इसके अलावा, अभिनव इंजीनियरिंग तकनीक कागज में फाइबर के व्यास को नियंत्रित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता, किसी न किसी को खत्म करने, और पारदर्शिता को नियंत्रित, इस प्रकार आवेदन क्षेत्र को चौड़ा.
कार्बनिक, अकार्बनिक और जैविक संस्थाओं के साथ कागज के संयोजन इंजीनियरिंग संभावनाओं के दायरे को व्यापक बनाता है और कागज इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की अगली पीढ़ी के लिए एक ' व्यवहार्य मंच ' बना देता है । वर्तमान में, कागज बैटरी के भंडारण जीवन 4 महीने है । चोई टीम के अस्तित्व और फ्रीज के प्रदर्शन को सुधारने की कोशिश कर रहा है सूख बैक्टीरिया जीवन को लम्बा करने के लिए ।
उंहोंने यह भी पेटेंट के लिए आवेदन किया है और उद्योग के भागीदारों के लिए देख रहे है व्यावसायीकरण को बढ़ावा देने के । कार्यालय कागज बड़ा परिवर्तन शरीर! पर्यावरण को प्रेरित करने के लिए किया जा सकता है पर्यावरण संरक्षण । ' पेपर बैटरी '