科學家們僅用一張紙就研制出一款由細菌供電的電池，他們說這款電池有望成為既便宜又容易生產的電源，在偏遠的經濟欠發(fā)達地區(qū)，人們可以將這種電源用在醫(yī)療傳感器上。
這款像紙一樣的可折疊電池就是最近研發(fā)出來的生物電池中的一種。它能儲存有機化合物產生的電力。在這種電池里，電力是由廢水中的常見細菌生產的。
這種紙質設計是一種名為“紙質電子”的新研究領域中一部分，正如它的名字所示，這種設計是紙與電子的融合。
如果要制作這種紙質電池所需的簡單組件，我們應該使用的是那些在世界偏遠地區(qū)容易獲得的材料。這樣一來，在輸電網或傳統(tǒng)電池無法正常使用的地區(qū)，這種電子產品就能成為堅實可靠的后盾。
“近來，紙質電子作為一種既簡單又廉價的供電方式出現(xiàn)，為一次性護理診斷傳感器提供電力，”來自美國賓厄姆頓大學的工程師Seokheun "Sean" Choi說。
為了制作電池，研究人員把一條帶狀的硝酸銀放在了一張色層分析紙上。然后他們又在紙上放了一層薄薄的蠟，以形成電池的正極。
在紙的另一面，團隊制作了一個以導電聚合物為原料的蓄電池，只要往里添加幾滴帶有細菌的廢水，就能形成電池的負極。
當紙張被折疊起來時，電池的正極與負極就會相互接觸，電池就能通過細菌代謝進行充電。而細菌代謝的過程，實際上就是細胞呼吸的過程。
這并不是科學家第一次進行可延展的非傳統(tǒng)電池的設計的實驗。
去年，來自美國和中國的團隊展示了一款折紙型的鋰離子電池，它包含了一些“柔軟的褶皺”，所以可以伸展和收縮。
數(shù)月后，來自瑞典的研究人員研發(fā)了一種名為“紙電池”的東西，這是一張由纖維素和高分子聚合物組成的紙，能夠儲存電力。
就在上個月，英國科學家公開了一個受人類腸道啟發(fā)而成的電池設計。他們設計的鋰-硫磺電池模仿了人類腸道中類似手指形狀的突出物，這種突出物被稱作絨毛。這種電池能捕捉隨著時間流逝而斷裂的硫磺碎片，因此，它們老化的速度將會減緩。
對于新型的紙質電池，電流的輸出量取決于紙的數(shù)量的多少和紙的堆放和折疊方法。正如你在以上圖片中所見的那樣，每張可折疊的紙張中都包含了一定數(shù)量的方形小電池，這種方形的小電池通常是鋪設在輸電網中的。
研究人員使用六個電池進行測試，當組合順序三個電池成一排、疊成兩層時，電池產生125.53微安的電流和31.51微瓦的電量；當六個電池相互重疊時，其產生的電流和電量分別為105.89微安及44.85微瓦。
研究人員承認，每層紙張之間縫隙的不同或任何偏移（不對稱）情況的發(fā)生，都會使得電池的供電表現(xiàn)有所不同；他們表示，為了使這種設備產出更多的電量，研究人員仍需進行大量的實驗工作。
目前，要使用數(shù)百萬個紙質電池才能為一個40瓦的電燈泡提供充足的電量。因此，這項技術近期尚不可能為傳統(tǒng)電子產品供電。
不過，，研究人員表示， 根據目前的情況這款電池已具備足夠的電力去驅動簡單的傳感器，這些傳感器主要應用于檢測糖尿病患者體內的葡萄糖水平，或是檢測病人體內的病原體等。因此，這種電池可以把緊急醫(yī)療救護帶到那些居住區(qū)不供電，卻又亟待治療的人們身邊。
“與那些優(yōu)勢明顯、使用靈活、綜合能力強的電池相比，紙質微生物燃料電池技術可以說是最不發(fā)達的，”Choi說。
“這種電池的誕生讓我們感到興奮無比，因為，微生物可以從任何能進行生物降解的原料（如廢水）中獲得電力。而這種原料又是隨處可得的。因此，我相信這種類型的紙質生物電池能在未來成為紙質電子的電量來源。”
該項發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《先進材料技術》中。
責編：科普知識網