Pin sinh học tí hon với thời hạn sử dụng 100 năm tiềm năng chạy bằng vi khuẩn
của Chris Kocher, Đại học Binghamton
Kích thước chi tiết của (a) MFC có cấu hình thẳng đứng và (b) ngăn xếp của nó. (c) Hình ảnh của gói MFC/MFC đã lắp ráp và các thành phần riêng lẻ của chúng. Ảnh: Nhỏ (2023). DOI: 10.1002/smll.202301135
Mùa thu năm ngoái, Giáo sư Seokheun "Sean" Choi và Phòng thí nghiệm Điện tử sinh học và Vi hệ thống của ông đã công bố nghiên cứu của họ về một loại pin sinh học ăn được được kích hoạt bởi yếu tố Ph trong ruột người.
Bây giờ, anh ấy và Ph.D. sinh viên Maryam Rezaie đã lấy những gì họ học được và kết hợp nó thành những ý tưởng mới để sử dụng bên ngoài cơ thể.
Một nghiên cứu mới trên tạp chí Small chia sẻ kết quả từ việc sử dụng vi khuẩn hình thành bào tử tương tự như phiên bản ăn được trước đó để tạo ra một thiết bị có khả năng vẫn hoạt động sau 100 năm.
"Mục tiêu tổng thể là phát triển pin nhiên liệu vi khuẩn có thể được lưu trữ trong thời gian tương đối dài mà không làm suy giảm hoạt động xúc tác sinh học và cũng có thể được kích hoạt nhanh chóng bằng cách hấp thụ độ ẩm từ không khí", Choi, giảng viên Khoa Điện cho biết. và Kỹ thuật Máy tính tại Đại học Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Thomas J. Watson.
Choi cho biết: “Chúng tôi muốn tạo ra những loại pin sinh học này để có khả năng phát điện di động, lưu trữ được và theo yêu cầu. "Vấn đề là, làm thế nào chúng ta có thể cung cấp khả năng lưu trữ lâu dài vi khuẩn cho đến khi sử dụng? Và nếu có thể, thì làm cách nào bạn cung cấp khả năng kích hoạt pin theo yêu cầu để tạo ra năng lượng nhanh chóng và dễ dàng? Và bạn sẽ cải thiện năng lượng như thế nào? "
Pin nhiên liệu có kích thước bằng đồng xu được bịt kín bằng một miếng băng Kapton, một loại vật liệu có thể chịu được nhiệt độ từ -500 đến 750 độ F. Khi băng được gỡ bỏ và độ ẩm cho phép vào trong, vi khuẩn sẽ trộn với chất hóa học nảy mầm khuyến khích vi khuẩn tạo ra bào tử. Năng lượng từ phản ứng đó tạo ra đủ để cung cấp năng lượng cho đèn LED, nhiệt kế kỹ thuật số hoặc đồng hồ nhỏ.
Kích hoạt nhiệt của các bào tử vi khuẩn giúp giảm thời gian hoạt động hết công suất từ 1 giờ xuống còn 20 phút và tăng độ ẩm dẫn đến sản lượng điện cao hơn. Sau một tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng, hiệu suất phát điện chỉ giảm 2%.
Mặc dù đây đều là những kết quả tốt, nhưng Choi biết rằng pin nhiên liệu như thế này cần cung cấp năng lượng nhanh hơn và tạo ra nhiều điện áp hơn để trở thành một giải pháp thay thế khả thi cho pin truyền thống.
"Tôi nghĩ rằng đây là một khởi đầu tốt," ông nói. "Hy vọng rằng chúng tôi có thể tạo ra một sản phẩm thương mại bằng cách sử dụng những ý tưởng này."
