Digitalno tiskane cianobakterije lahko napajajo majhne elektronske naprave

Ivan Pernar : "Tiskane medije su zamijenili digitalni" (Junij 2019).

Anonim

(Phys.org) -Researchers so uporabili preprost brizgalni tiskalnik za tiskanje "bio-črnilo" cianobakterij na prevodno površino, ki ustvarja biophotovoltaic celico. Za razliko od običajnih fotonapetostnih celic, ki delujejo le pri izpostavljenosti svetlobi, lahko cianobakterija ustvari električni tok tako v temi kot v odziv na svetlobo. Raziskovalci pričakujejo, da lahko celica služi kot okolju prijazno oskrbo z električno energijo za naprave z nizko porabo energije, kot so biosenzorji, in jih je mogoče celo razširiti, da natisnejo bioenergetske ozadje.

Znanstveniki na Imperial College v Londonu in Univerzi v Cambridgeu so objavili članek o novi biopotovoltični celici v nedavni številki Nature Communications.

"Naša bioproizolacijska naprava je biološko razgradljiva in bi lahko v prihodnosti služila kot solarna baterija za enkratno uporabo in baterija, ki se lahko razgrajujejo v naših kompostih ali vrtovih", je dejal coauthor Marin Sawa na Univerzi v Londonu in Imperial College London. "Poceni, dostopni, okolju prijazni, biološko razgradljivi akumulatorji brez težkih kovin in plastike - to je tisto, kar res potrebujemo, vendar nimamo, in naše delo je pokazalo, da je to mogoče."

Na splošno biophotovoltaične celice vsebujejo neke vrste cianobakterije ali alge, ki so fototrofne, kar pomeni, da pretvarja svetlobo v energijo. Vendar tudi v temi ti organizmi še naprej ustvarjajo nekaj energije s presnovo svojih notranjih zalog za shranjevanje. Torej, ko so organizmi povezani z nebiološko elektrodo, lahko delujejo bodisi kot "bio sončna plošča", kadar so izpostavljena svetlobi ali "sončna biološka baterija" v temi.

Trenutno je eden največjih izzivov, s katerimi se soočajo biofotovoltične celice, v velikem obsegu. Običajno se organizmi na površino elektrode odlagajo iz velikega rezervoarja tekočine. V novi študiji so raziskovalci pokazali, da se brizgalni tisk lahko uporabi za tiskanje tako površin elektrod na ogljikovih nanocevnih kot tudi cianobakterij na vrhu, medtem ko bakterije omogočajo, da ostanejo v celoti sposobni preživetja. Ta pristop omogoča ne samo, da so celice hitro izdelane, ampak tudi nastavitev je bolj kompaktna in omogoča večjo natančnost pri zasnovi celic.

S temi prednostmi lahko inkontinirane biophotovoltaične celice proizvedejo največjo gostoto toka, ki je 3-4 krat večja od celic, izdelanih po običajnih metodah. Za dokazovanje, so raziskovalci pokazali, da devet povezanih celic lahko napaja digitalno uro ali ustvari utrip svetlobe iz LED, ki ponazarja sposobnost proizvodnje kratkih razpok sorazmerno veliko moči. Raziskovalci so tudi pokazali, da lahko celice v 100-urnem obdobju, ki je sestavljeno iz svetlih in temnih ciklov, proizvede neprekinjeno izhodno moč.

V prihodnosti bodo raziskovalci načrtovali razvoj tankoplastnih biofotovoltajnih plošč (BPV) in raziskali tudi potencialne aplikacije kot integrirane napajalne enote na področjih zdravstvene diagnostike in spremljanja okolja, ki imajo koristi od razpoložljivega, okolju prijaznega biosenzorji. Druga možna aplikacija je ozadje bioenergije.

"Bioenergetske ozadje je razširjena aplikacija našega sistema BPV, " je dejal Sawa. "Ozadje bo imelo prevodne vzorce na osnovi ogljika, ki proizvajajo cianobakterije, ki proizvajajo elektron. V notranjosti energije se obrača notranja površina, da bi lahko uporabili nizkoenergetske aplikacije, kot so LED luči in / ali biosenzorji, ki lahko na primer spremljajo kakovost zraka v zaprtih prostorih. "

Raziskovalci tudi pričakujejo, da se moč moči celic lahko izboljša na različne načine, na primer z izboljšanjem prevodnosti vezja, optimizacijo oblikovanja celic in uporabo bolj odpornih organizmov.

menu
menu