Kleine biobatterij met potentiële houdbaarheid van 100 jaar werkt op bacteriën

Afgelopen herfst publiceerden professor Seokheun “Sean” Choi en zijn Bioelectronics and Microsystems Laboratory hun onderzoek naar een opneembare biobatterij die wordt geactiveerd door de Ph-factor van de menselijke darm.

Nu, hij en Ph.D. studente Maryam Rezaie hebben wat ze geleerd hebben overgenomen en verwerkt in nieuwe ideeën voor gebruik buiten het lichaam.

Een nieuwe studie in het tijdschrift Klein deelt de resultaten van het gebruik van sporenvormende bacteriën vergelijkbaar met de vorige opneembare versie om een ​​apparaat te maken dat mogelijk na 100 jaar nog steeds zou werken.

“Het algemene doel is om een ​​microbiële brandstofcel te ontwikkelen die gedurende een relatief lange periode kan worden opgeslagen zonder afbraak van de biokatalytische activiteit en die ook snel kan worden geactiveerd door vocht uit de lucht te absorberen”, zegt Choi, een faculteitslid van de afdeling Elektrotechniek. en Computer Engineering aan het Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.

“We wilden deze biobatterijen maken voor draagbare, opslagbare en on-demand stroomopwekkingsmogelijkheden”, zei Choi. “Het probleem is: hoe kunnen we zorgen voor langdurige opslag van bacteriën tot ze worden gebruikt? En als dat mogelijk is, hoe zou je dan zorgen voor on-demand batterijactivering voor snelle en gemakkelijke stroomopwekking? En hoe zou je het vermogen verbeteren? ”

De brandstofcel ter grootte van een dubbeltje was verzegeld met een stuk Kapton-tape, een materiaal dat bestand is tegen temperaturen van -500 tot 750 graden Fahrenheit. Toen de tape werd verwijderd en er vocht binnenkwam, vermengden de bacteriën zich met een chemische kiem die de microben aanmoedigde om sporen te produceren. De energie van die reactie produceerde genoeg om een ​​LED, een digitale thermometer of een kleine klok van stroom te voorzien.

Hitteactivering van de bacteriesporen verkortte de tijd tot volledig vermogen van 1 uur tot 20 minuten, en het verhogen van de luchtvochtigheid leidde tot een hogere elektrische output. Na een week opslag bij kamertemperatuur was er slechts een daling van 2% in de stroomopwekking.

Hoewel dit allemaal goede resultaten zijn, weet Choi dat een brandstofcel als deze sneller moet opstarten en meer spanning moet produceren om een ​​levensvatbaar alternatief voor traditionele batterijen te worden.

“Ik denk dat dit een goed begin is”, zei hij. “Hopelijk kunnen we met deze ideeën een commercieel product maken.”