دانشمندان چینی یک باتری زیستی توسعه دادهاند که از میکروارگانیسمهای الکتروفعال برای تولید برق استفاده میکند. این باتری مینیاتوری و قابلحمل امکان کنترل دقیق بر تحریکات زیستی-الکتریکی و سیگنالهای فشار خون فیزیولوژیکی را فراهم میکند. دانشمندان مؤسسه فناوریهای پیشرفته شنژن وابسته به آکادمی علوم چین اعلام کردند که این باتری زیستی از فعالیت متابولیکی باکتریها برای تولید برق بهره میبرد و قابلیت شارژ خودکار تا ۱۰ چرخه را دارد.
آنها همچنین تأکید کردند که این باتری میتواند در چرخههای شارژ/دشارژ با بازده کولمبی بالای ۹۹.۵٪ در ۵۰ چرخه عمل کند، که نشاندهنده اتلاف انرژی پایین آن است.
حفظ زندهمانی بالای باکتریها در باتری زیستی
تیم تحقیقاتی گزارش داد که بیش از 70 درصد باکتریهای موجود در باتری زیستی در تمامی طول فرآیند شارژ و دشارژ، سلامت خود را حفظ میکنند و از مرگ در امان هستند. این تحقیق که در نشریه Advanced Materials منتشر شده، توسعه یک باتری زیستی مینیاتوری و قابلحمل را گزارش میدهد که از هیدروژلهای زنده شامل بیوفیلمهای رسانای الکتریکی در یک ماتریس آلژینات برای تحریک عصبی بهره میبرد. این هیدروژلها قابلیت چاپ سهبعدی در اشکال سفارشی را نیز دارند.
با الهام از ساخت باتریهای لیتیوم-یونی، این باتری زیستی مینیاتوری (با قطر ۲۰ میلیمتر و ارتفاع ۳.۲ میلیمتر) با استفاده از هیدروژل زنده بهعنوان ماده آند زیستی، هیدروژل آلژینات حاوی K3[Fe(CN)6] بهعنوان ماده کاتد، و غشای نفیون بهعنوان غشای تبادل یونی طراحی شده است.
این تیم بیوفیلمهای Shewanella oneidensis MR-1 را درون هیدروژلهای آلژیناتی محصور کرده و هیدروژلهای زندهای توسعه دادند که میتوانند بهصورت سهبعدی و در اشکال دلخواه چاپ شوند. در این مطالعه، پژوهشگران گزارش دادند که باتری زیستی دارای ظرفیت ویژه ۰.۴ میلیآمپر ساعت بر گرم، بیشینه چگالی توان حدود ۸.۳۱ میکرووات بر سانتیمتر مربع، و چگالی انرژی ۰.۰۰۸ واتساعت بر لیتر است.
با اینکه این مقادیر کمتر از باتریهای لیتیوم-یونی سنتی هستند، اما باتری زیستی با حذف نیاز به مواد اولیه بحرانی مانند کبالت و لیتیوم و اجزای خطرناک زیستمحیطی مانند منگنز و الکترولیتهای آلی، گزینهای پایدار برای تولید انرژی ارائه میدهد. پژوهشگران موفق شدند هیدروژل زنده را درون پوسته استاندارد باتری ۲۰۳۲ قالبگیری کرده و باتری با قابلیت شارژ خودکار بسازند. با هدفگیری عصب سیاتیک و واگ، پژوهشگران توانستند کنترل دقیقی بر تحریکات زیستی-الکتریکی و سیگنالهای فشار خون فیزیولوژیکی به دست آورند. به گفته آنها، این تکنیک تحریک دقیق میتواند نویدبخش توسعه روشهای نوین فیزیوتراپی باشد.
برای ارجاع به منبع خبر، کلیک نمایید.
بیشتر بخوانید:
