电池出现已有100多年, 但时至今日, 在某些偏远或资源有限的地区, 这种我们惯用的日常用品却还属于奢侈品. 而即将在美国化学学会第256届全国会议暨博览会上公布的一项最新成果——一种靠细菌发电的新型纸基生物电池, 或许能改变这一状况, 给这些地区带来低成本的新型能源.
这种新型电池是由美国纽约州立大学的一个研究团队开发的. 研究人员在纸的表面印刷薄层金属和其他材料作为基板, 然后把冻干的产电菌群放置在纸上, 制成纸基生物电池. 使用时, 只需将水或者唾液涂抹在纸上, 几分钟内, 这些冻干细菌就会恢复活力, 它们在为自己制造能量的同时, 产生的电子会穿过细胞膜与外部电极接触, 从而为电池供电.
由于纸张会透气, 研究人员曾担心细菌产生的电子在到达电极前被氧气吸收, 从而影响电池性能. 但研究显示, 氧气对电池性能的影响很小, 因为细菌细胞紧密地附着在纸张纤维上, 在氧气介入之前, 纤维就已经迅速将电子转移到阳极了.
作为生物传感器材料, 纸张具有独特的优势, 柔韧性好, 表面积大, 价格也很低廉. 不断创新的结构工程技术, 让人们可以控制纸张的纤维直径, 平滑度和透明度, 为纸在新一代电子产品中的广泛应用奠定了良好基础. 而纸基电池因适用性广, 生态友好且成本低廉等特性, 被普遍看好. 研究人员指出, 他们研制的新型纸基电池的成本很低, 携带方便, 可以很容易地整合到一次性电子设备中, 虽然尚未达到投入实际应用水平, 电池性能还需大幅提升, 但这种提升可以通过多个纸电池堆叠, 连接来实现.
目前这种一次性电池的保质期约为4个月. 研究人员正在想办法提高冻干细菌的存活率和性能, 从而延长电池的保质期.
