新型纸基生物电池由细菌供电

2018-08-21 10:56

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。

没错，纸也能拿来做电池基板，冻干细菌动起来就能为电池传输电子，这电池设计得简单又巧妙。在资源受限地区，能屈能伸的纸张和便宜好用的细菌相结合，就成了“黄金搭档”。虽然纸基电池暂时还达不到普通电池的效果，但如果解决掉保质期和电池性能的问题，它会是个性价比还不错的选择。研究人员打破人们对于电池的传统定义，开各种脑洞费劲做研究，最终目的，也是想让这些奇思妙想，在特殊地区、特殊时刻大显身手，把人类生活变得更美好。