미국 빙엄 턴 (Binghamton)에있는 뉴욕 주립 대학 (State University of New York)의 전기 및 컴퓨터 공학과의 연구원은 박테리아를 종이에 통합하고 박테리아를 통해 전기를 생산하는 일회용 종이 세포를 개발했다.
그림 | 출처 : 최석헌
이 팀의 조선희 부교수는 종이 기반의 전자 제품은 유연성, 지속성, 환경 친화적이며 저렴하며 기계적, 유전체 및 유체 특성이 우수한 고유 한 장점이 있다고 말했다.
마이크로 일렉트로닉스 및 배터리는 섭취 가능한 의료 기기, 스마트 교통 센서 등과 같은 광범위한 기기에 전력을 공급합니다. 마이크로 전자 기기 및 배터리의 신속한 개발로 인해 전자 기기 설계의 혁신이 가속화되고 있습니다. 환경 보호에 중점을 둡니다.
다음 5 년은 급속한 발전 인해 장비 등의 짧은 수명과 같은 몇 가지 문제를 가져올 것 동안 처리 문제 많은 수의 결과, 이상 5 억 전자 장치를 증가시킬 가능성이 이상 전자 장비를 폐기 것으로 추정된다.
이는 리튬 이온 배터리와 수퍼 커패시터 구동, 고 에너지 밀도, 경량 등의 이점을 갖고,가요 성 기판 상에 통합 될 수있는 것으로 알려져있다. 그러나, 비 독성 생체 물질, 제조 공정 및 에너지에 의해 리튬 이온 전지 저하 심각한 환경 오염을 야기하는 동안 이러한 높은 같은 비 재생 내화물 중금속 및 폴리머를 다량 사용하여 태양 전지, 열전 발전기 및 발전기 나노 미터, 일부 수확 대체 에너지 기술.
이러한 관점에서 볼 때 Choi 팀이 개발 한 종이 밧데리는 명백한 이점을 가지고 있으며, 종이 밧데리를 폐기 한 후에는 박테리아가 '삼키고'퇴화 될 것입니다.
또한 최 교수는 "종이를 장치 기판으로 사용하는 장점은 그것이 겹쳐 지거나 접힐 수있어서 직렬 또는 병렬로 연결할 수 있다는 것"이라고 말했다.
최 팀의 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation) ($ 30 만)에 의해 지원되었다. 일찍이 2015 년, 그들은 종이에 산소 전극, 니켈 스프레이 호흡을 사용하기 때문에, 상자는 네 가지로 접을 수 개발 배터리 (성냥갑가). 배터리의 총 비용은 5 센트이다. 그들은 종이 배터리의 전력이 매우 작은 양의를 제공 인식하지만 세균과 결합 될 수 있으며, 배터리를 생산하는이 자원의 유비쿼터스 사용은 좋은 생각이다 .
최근 제 256 회 미국 화 학회 (8 월 19 일)에서 바이오 - 배터리가 어떻게 활성화되고 유통 기한이 연장되는지에 관해 최 교수는보고했다.
박테리아 배터리의 원리는 유기 물질에 저장된 생화학 적 에너지를 박테리아 호흡을 통해 생물 에너지로 변환하는 것입니다.이 변환 과정은 생체 분자 (전자 캐리어)에서 발생하는 일련의 반응을 포함합니다.
최 팀이 개발 한 박테리아 기반의 종이 셀은 종이 위에 놓인 동결 건조 된 '전기적으로 생성 된 박테리아'이며, 전자 제균은 전자를 세포 밖으로 이동시켜 외부 전극과 접촉하여 전기를 공급할 수 있습니다. 물 또는 타액.
용지 4 μW / cm2로 전지쪽으로 최대 전력은 최대 26 μA / cm2의 전류 밀도. 최 그러나, 그렇다하더라도, 성능은 여전히있다. 그 결과보다 높은 용지 전에 매우 낮은 전력을 균체의기를 나타내고 그 제한 애플리케이션 : 상업용 애플리케이션의 경우, 전력 / 전류 밀도를 적어도 1000 배 증가시켜야합니다.
사실, 최 할 수있는 유일한 팀이 아닌 종이 기반 배터리 연구 팀. 2017은, 스페인, 캐나다, 미국, 연구자가 아닌 금속, 휴대용 컴퓨터 용 생분해 성 산화 환원 흐름 배터리를보고 한 번 시나리오. 토양에 묻혀 백분 이러한 배터리 작동은, 미생물 분해 과정은 퇴비 야드 유사하다. 최는 세포의 잠재적 인 단점이 필요 생분해 성 매립 조건이 유리한 점이다 나타냅니다.
박테리아 최 팀의 페이퍼 전지의 열화를 매립하지 않고도 달성 삼킬 및 최 최신 종이 표시 - 쉽게 물에 전지의 고분자 복합체의 생물학적 분해.
최씨는 박테리아가 구동되는 종이 셀을 사용하면 그리드가없는 곳에서도 LED 및 계산기에 전력을 공급할 수있는 다양한 장소에 에너지를 전달할 수 있다고 말합니다.
또한 혁신적인 엔지니어링 기술을 사용하여 용지의 섬유 직경을 제어하고 거칠기를 없애고 투명성을 제어함으로써 응용 분야를 넓힐 수 있습니다. 유기, 무기 및 생물체와 종이를 결합하면 엔지니어링 가능성 범위가 확대되고 Paper는 차세대 전자 제품 개발을위한 '실행 가능한 플랫폼'이 될 것으로 기대됩니다.
현재 종이 배터리의 저장 수명은 4 개월이며, 동결 건조 박테리아의 수명과 성능을 향상시키기 위해 최선의 노력을 다하고 있으며 관련 특허를 신청하고 산업화 파트너가되어 상업화를 추진하고 있습니다.