นักวิจัยจากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์กใน Binghamton ประเทศสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาเซลล์กระดาษที่ใช้แล้วทิ้งซึ่งรวมแบคทีเรียเข้ากับกระดาษและผลิตกระแสไฟฟ้าผ่านแบคทีเรีย
รูป | แหล่งที่มา: Seokheun Choi
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ของทีม Seokheun Choi กล่าวว่าอุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ที่ใช้กระดาษนั้นมีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์มีความยืดหยุ่นยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมราคาถูกและมีสมบัติทางกลไดอิเล็กทริกและของเหลวได้ดี
ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่ใช้อุปกรณ์หลากหลายชนิดเช่นอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่จับต้องได้เซ็นเซอร์การจราจรอัจฉริยะเป็นต้นการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วกำลังผลักดันนวัตกรรมในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มุ่งเน้นการปกป้องสิ่งแวดล้อม
คาดว่าจะมีการเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกอีกกว่า 50 พันล้านชิ้นในอีกห้าปีข้างหน้าการพัฒนาอย่างรวดเร็วนี้จะทำให้เกิดปัญหาบางอย่างเช่นอายุการใช้งานของอุปกรณ์ที่สั้นลงส่งผลให้มีการทิ้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก
มันได้รับรายงานว่ามีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและตัวเก็บประจุซุปเปอร์มีความได้เปรียบเป็นไดรฟ์ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงน้ำหนักเบาและสามารถบูรณาการบนพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่น. อย่างไรก็ตามลิเธียมไอออนแบตเตอรี่จากการเสื่อมจากวัสดุชีวภาพปลอดสารพิษ, ขั้นตอนการเตรียมและการใช้พลังงาน สูงที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงในขณะที่บางเทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวพลังงานทางเลือกเช่นเซลล์แสงอาทิตย์, เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมและนาโนเมตรเครื่องกำเนิดไฟฟ้า, นอกจากนี้ยังใช้เป็นจำนวนมากที่ไม่หมุนเวียนโลหะหนักวัสดุทนไฟและโพลิเมอร์
จากมุมมองนี้แบตเตอรี่กระดาษที่พัฒนาโดยทีม Choi มีข้อได้เปรียบที่เห็นได้ชัดหลังจากที่แบตเตอรี่กระดาษถูกขูดทิ้งแบคทีเรียจะกลืนและย่อยสลาย
นอกจากนี้ Choi กล่าวว่าข้อดีของการใช้กระดาษเป็นวัสดุรองพื้นอุปกรณ์คือสามารถพับเก็บได้ตามต้องการเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบขนานได้
การทำงานเป็นทีมของ Choi ได้รับการสนับสนุนโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ($ 300,000). เป็นช่วงต้นปี 2015 เนื่องจากพวกเขาใช้อิเล็กโทรหายใจออกซิเจน, สเปรย์นิกเกิลบนกระดาษพัฒนากล่องสามารถพับเป็นสี่ แบตเตอรี่ (กลัก). ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของแบตเตอรี่เป็นเพียง 5 เซนต์. พวกเขารู้จักพลังงานของแบตเตอรี่กระดาษให้ปริมาณที่น้อยมาก แต่สามารถใช้ร่วมกับแบคทีเรียการใช้งานที่แพร่หลายของทรัพยากรเหล่านี้ในการผลิตแบตเตอรี่เป็นความคิดที่ดี .
เมื่อเร็ว ๆ นี้ในการประชุมประจำปี 256 ของสมาคมเคมีอเมริกัน (19 สิงหาคม), ชอยรายงานว่าเซลล์ชีวภาพจะเปิดใช้งานและวิธีการเพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษาของพวกเขา
หลักการของแบตเตอรี่แบคทีเรียคือการแปลงพลังงานทางชีวเคมีที่เก็บอยู่ในสารอินทรีย์เป็นพลังงานชีวภาพผ่านการหายใจของแบคทีเรียกระบวนการเปลี่ยนรูปนี้เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาแบบต่างๆที่เกิดขึ้นในตัวชีวโมเลกุล
แบคทีเรียที่ทำจากเชื้อแบคทีเรียสามารถถ่ายโอนอิเล็กตรอนออกจากเซลล์และสัมผัสกับขั้วไฟฟ้าภายนอกเพื่อให้กระแสไฟฟ้าเพื่อเปิดใช้งานแบตเตอรี่พวกเขาเพิ่ม น้ำหรือน้ำลาย
อำนาจสูงสุดของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับกระดาษ 4 μW / cm2 เป็นความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าได้ถึง 26 ต / cm2. ชอยหมายถึงกลุ่มของเซลล์จุลินทรีย์ก่อนกระดาษที่มีสูงกว่าผล. แต่ยังให้ประสิทธิภาพการทำงานยังคงเป็นพลังงานที่ต่ำมาก จำกัด ของมัน การใช้งาน. เพื่อให้บรรลุการประยุกต์ใช้ในเชิงพาณิชย์อำนาจ / ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างน้อย 1,000 เท่า
ในความเป็นจริง, ชอยไม่ได้เป็นทีมเดียวที่จะทำกระดาษที่ใช้การวิจัยแบตเตอรี่ทีม. 2017, สเปน, แคนาดาและสหรัฐอเมริกานักวิจัยได้รายงานที่ไม่ใช่โลหะแบตเตอรี่ไหลปฏิกิริยาย่อยสลายได้สำหรับพกพา หนึ่งครั้งสถานการณ์. เหล่านี้ดำเนินการแบตเตอรี่ 100 นาทีฝังอยู่ในดินกระบวนการย่อยสลายของจุลินทรีย์จะคล้ายกับการทำปุ๋ยหมักหลา. ชอยหมายถึงข้อเสียที่อาจเกิดขึ้นของเซลล์ดังกล่าวคือต้องมีเงื่อนไขการฝังกลบย่อยสลายได้ดี
กระดาษย่อยสลายแบตเตอรี่ทีมของ Choi จากเชื้อแบคทีเรียกินทำได้โดยไม่ต้องฝังกลบและ Choi แสดงกระดาษของพวกเขาล่าสุด - ลิเมอร์คอมโพสิตย่อยสลายทางชีวภาพของแบตเตอรี่ในน้ำได้อย่างง่ายดาย
Choi กล่าวว่าด้วยเซลล์กระดาษที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อแบคทีเรียพลังงานสามารถส่งไปยังสถานที่ต่างๆได้แม้ไม่มีตารางไฟ LED และเครื่องคิดเลขก็ตาม
นอกจากนี้เทคนิควิศวกรรมนวัตกรรมอาจจะใช้ในการควบคุมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยในกระดาษ, การขจัดความหยาบกร้าน, การควบคุมความโปร่งใสจึงขยายพื้นที่การประยุกต์ใช้. กระดาษและกิจการอินทรีย์อนินทรีและชีวภาพร่วมกันเป็นไปได้ของการขยายขอบเขตของโครงการที่ยัง กระดาษคาดว่าจะกลายเป็น "แพลตฟอร์มที่เป็นไปได้" สำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคอนาคต
ในปัจจุบันการดำเนินชีวิตกระดาษชั้นวางแบตเตอรี่สี่เดือน. ทีม Choi ในความพยายามที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของแบคทีเรียที่แห้งเพื่อความอยู่รอดและเพื่อยืดอายุ. พวกเขายังนำมาใช้สำหรับสิทธิบัตรและการแสวงหาพันธมิตรในอุตสาหกรรมเพื่อส่งเสริมการค้า