電池出現已有100多年, 但時至今日, 在某些偏遠或資源有限的地區, 這種我們慣用的日常用品卻還屬於奢侈品. 而即將在美國化學學會第256屆全國會議暨博覽會上公布的一項最新成果——一種靠細菌發電的新型紙基生物電池, 或許能改變這一狀況, 給這些地區帶來低成本的新型能源.
這種新型電池是由美國紐約州立大學的一個研究團隊開發的. 研究人員在紙的表面印刷薄層金屬和其他材料作為基板, 然後把凍乾的產電菌群放置在紙上, 製成紙基生物電池. 使用時, 只需將水或者唾液塗抹在紙上, 幾分鐘內, 這些凍幹細菌就會恢複活力, 它們在為自己製造能量的同時, 產生的電子會穿過細胞膜與外部電極接觸, 從而為電池供電.
由於紙張會透氣, 研究人員曾擔心細菌產生的電子在到達電極前被氧氣吸收, 從而影響電池性能. 但研究顯示, 氧氣對電池性能的影響很小, 因為細菌細胞緊密地附著在紙張纖維上, 在氧氣介入之前, 纖維就已經迅速將電子轉移到陽極了.
作為生物感測器材料, 紙張具有獨特的優勢, 柔韌性好, 表面積大, 價格也很低廉. 不斷創新的結構工程技術, 讓人們可以控製紙張的纖維直徑, 平滑度和透明度, 為紙在新一代電子產品中的廣泛應用奠定了良好基礎. 而紙基電池因適用性廣, 生態友好且成本低廉等特性, 被普遍看好. 研究人員指出, 他們研製的新型紙基電池的成本很低, 攜帶方便, 可以很容易地整合到一次性電子設備中, 雖然尚未達到投入實際應用水平, 電池性能還需大幅提升, 但這種提升可以通過多個紙電池堆疊, 連接來實現.
目前這種一次性電池的保質期約為4個月. 研究人員正在想辦法提高凍幹細菌的存活率和性能, 從而延長電池的保質期.
