Команда разрабатывает биобатареи, которые используют бактерии для выработки энергии в течение нескольких недель

По мере того, как наши потребности в технологиях растут, а Интернет вещей все больше связывает наши устройства и датчики вместе, выяснение того, как обеспечить питание в удаленных местах, стало расширяющейся областью исследований.

Профессор Сохын «Шон» Чой — преподаватель кафедры электротехники и вычислительной техники Колледжа инженерии и прикладных наук им. Томаса Дж. Уотсона Бингемтонского университета — много лет работает над биобатареями, которые генерируют электричество за счет взаимодействия бактерий.

Он столкнулся с одной проблемой: срок службы батарей был ограничен несколькими часами. Это может быть полезно в некоторых сценариях, но не для какого-либо долгосрочного мониторинга в удаленных местах.

В новом исследовании, опубликованном в Journal of Power Sources , Чой и его сотрудники разработали биобатарею типа «подключи и работай», которая работает в течение нескольких недель. Соавторы исследования из лаборатории биоэлектроники и микросистем Чоя: действующий доктор философии. студент Анвар Эльхадад и Лин Лю, доктор философии. (сейчас доцент Тихоокеанского университета Сиэтла).

В предыдущих батареях Чоя было две бактерии , которые взаимодействовали для выработки необходимой энергии , но в этой новой итерации используются три бактерии в отдельных вертикальных камерах: «Фотосинтезирующие бактерии производят органическую пищу, которая будет использоваться в качестве питательного вещества для других бактериальных клеток внизу. Внизу — это бактерии, производящие электричество, а промежуточные бактерии будут генерировать некоторые химические вещества для улучшения переноса электронов».

Чой считает, что самым сложным применением для Интернета вещей будут беспроводные сенсорные сети, развернутые без присмотра в удаленных и суровых условиях. Эти датчики будут находиться далеко от электросети, и до них будет трудно добраться, чтобы заменить традиционные батареи, когда они разрядятся. Поскольку эти сети позволят соединить все уголки мира, автономная мощность является наиболее важным требованием.

«Сейчас у нас 5G, и я верю, что в ближайшие 10 лет это будет 6G», — сказал он. «Благодаря искусственному интеллекту у нас будет огромное количество интеллектуальных, автономных, постоянно включенных устройств на очень маленьких платформах. Как вы питаете эти миниатюрные устройства? отправляйтесь туда, чтобы заменить батареи, поэтому нам нужны миниатюрные сборщики энергии».

Чой сравнивает эти новые биобатареи размером 3 сантиметра на 3 квадратных сантиметра с кубиками Lego, которые можно комбинировать и переконфигурировать различными способами в зависимости от электрической мощности, необходимой датчику или устройству.

Среди улучшений, которых он надеется достичь в ходе дальнейших исследований, — создание пакета, который может плавать на воде и выполнять самовосстановление, чтобы автоматически восстанавливать повреждения, полученные в суровых условиях .

«Моя конечная цель — сделать его действительно маленьким», — сказал он. «Мы называем это «умной пылью», и пара бактериальных клеток может генерировать энергию, достаточную для ее работы. Затем мы можем рассыпать ее там, где нам нужно».

Дополнительная информация: Анвар Эльхадад и др., Модульные биобатареи Plug-and-play с микробными консорциумами, Journal of Power Sources (2022). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2022.231487

 

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com