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办公用纸发生了很大的变化 它可以用来生产由细菌驱动的环保纸电池

发布日期:2016-05-23 21:50 作者:游艇会网址 访问量:0

宾厄姆顿纽约州立大学电子和电脑工程系的研究人员开发了一种一次性纸电池,将细菌整合到纸张中,并通过细菌引起电流。 团队的助理教授SeokheunChoi说,基于基础的电子产品具有独特的优势,具有灵活、可持续、环保和低成本的优点。具有良好的机械介质和流体性能。 微型电子产品和电池可以为各种设备提供动力,如可摄入的医疗设备、智能交通传感器等。微型电子产品和电池的迅速发展导致了电子设备设计的创新和环境保护。 据估计,未来五年,电子设备的数量将增加500多亿。快速发展也会带来一些问题,如设备寿命短,导致大量报废电子设备的处理。 据报道,锂离子电池和超级电容器具有能量密度高、轻便等优点,可集成到柔性衬里中。但是锂离子电池是由不可生物降解的有毒材料制成的,并且具有较高的制备能耗以损害环境。一些替代能源收集技术,如太阳能电池纳米发电机和热电发电机,也使用了大量不可再生的重金属和聚合物。 Choi团队的工作得到了美国国家科学基金会(300000美元)的支持(300000美元)。早在2015年,他们就用自呼吸氧电极在纸上喷镍来研制一种电池,可以折叠成碎片(火柴盒)。电池的总成本只有5美分。他们承认纸电池的电量很小,但是用这些无处不在的资源来制造电池是个好主意。 Choi最近在美国化学学会(8月19日)的第256届年会(8月19日)上报道了如何激活生物电池。以及如何提高货架期。 细菌电池的原理是通过细菌呼吸将储存在有机物中的生物化学转化为生物能量。这一过渡包含了一系列反应,这些反应发生在生物分子(电子载体)身上。 由Choi团队开发的细菌驱动的纸电池在纸上放置了冷冻干燥的产电菌。产电菌可以通过将电子输送到细胞并与外部电极接触来提供电源。他们用水或唾液激活电池。 纸电池的最大功率可达4W/cm2。电流密度可达26A/cm2。Choi说,这一结果比以前的纸基微生物电池要高得多.但即使如此,电力性能仍然很低,并且限制了它的应用。为了实现商业应用,功率/电流密度应至少增加1000倍。 事实上,Choi团队并不是纸基电池的唯一研究团队。2017年,西班牙、加拿大和美国的研究人员报告了一种非金属可生物降解氧化恢复液流电池。适用于便携式一次性应用场景.电池埋在土壤中100分钟,微生物降解与后院堆肥相似。Choi说,电池的潜在缺点是生物降解需要有利于垃圾填埋。 Choi团队的纸电池被细菌吞没,不需要填埋,Choi说,它们的最新纸聚合物复合生物电池很容易在水中降解。 Choi说,使用细菌驱动的纸电池可以将能量输送到任何地方,甚至在没有电网的情况下为发光二极管和计算器提供动力。 此外,创新的工程技术可以用来控制纸张中纤维的直径,以消除粗糙度和控制透明度,从而拓宽应用领域。将纸张与有机无机和生物实体相结合,扩大项目可能性,使纸张有望成为下一代电子产品的可行平台。 目前,纸电池的存储寿命为4个月。Choi团队正试图改善冷冻干细菌的生存和性能,以延长其寿命。他们还申请了相关专利,并正在寻找行业合作伙伴促进商业化。