بطارية حيوية صغيرة جديدة يمكنها توفير الطاقة لمدة قرن أو أكثر

قام فريق من الباحثين من جامعة بينغهامبتون في نيويورك بتعديل بطارية حيوية يمكن ابتلاعها ثم تنشيطها بواسطة PH المعوي البشري لتطبيقات جديدة خارج الجسم. البروفيسور Seokheun (Shean) Choi والدكتوراه. شاركت الطالبة مريم رضائي نتائجها في مجلة Small هذا الأسبوع.

ووجدوا أن "بطاريتهم الحيوية" ، غير القابلة للهضم ، يمكن أن توفر شحنًا لمدة تصل إلى 100 عام إذا تم تكوينها بشكل صحيح. من خلال بحثهم المنشور سابقًا ، يمكن أن تولد "البطارية الحيوية" حوالي 100 ميكرو واط لكل سنتيمتر مربع من كثافة الطاقة. هذا يكفي للإرسال اللاسلكي ، لكن عشر مرات أكثر سيوفر العديد من التطبيقات المثيرة.

"الهدف العام هو تطوير خلية وقود ميكروبية يمكن تخزينها لفترة طويلة نسبيًا دون تدهور نشاط التحفيز الحيوي ويمكن أيضًا تنشيطها بسرعة عن طريق امتصاص الرطوبة من الهواء" ، أوضح تشوي ، عضو هيئة التدريس في قسم الكهرباء. وهندسة الكمبيوتر في كلية توماس جيه واتسون للهندسة والعلوم التطبيقية.

قال تشوي: "أردنا أن نصنع هذه البطاريات الحيوية لإمكانيات توليد طاقة محمولة وقابلة للتخزين وعند الطلب". المشكلة هي كيف يمكننا توفير تخزين طويل الأمد للبكتيريا حتى استخدامها؟ وإذا كان ذلك ممكنًا ، فكيف ستوفر تنشيطًا للبطارية عند الطلب لتوليد الطاقة بسرعة وسهولة؟ وكيف يمكنك تحسين القوة؟ " أضاف.

البطارية ، أو الأصح ، خلية الوقود ، هي بحجم سنت أمريكي تقريبًا ومختومة بشريط من شريط Kapton ، والذي يمكن أن يتحمل درجات حرارة تتراوح بين -500 و 750 درجة فهرنهايت. يتم تنشيط الخلية عند إزالة الشريط ، ويسمح للرطوبة بالدخول إليها. عندما يحدث هذا ، يتم تشجيع البكتيريا مجتمعة مع مادة كيميائية مبذرة لتوليد الجراثيم. وجد الباحثون أن هذه العملية تولد طاقة كافية لتشغيل مصباح LED أو مقياس حرارة رقمي أو ساعة صغيرة.

تم تقليل الوقت اللازم للوصول إلى الطاقة الكاملة من ساعة واحدة إلى عشرين دقيقة عن طريق تسخين الجراثيم البكتيرية ، وتم زيادة الإنتاج الكهربائي مع ارتفاع مستوى الرطوبة. كان هناك انخفاض بنسبة 2٪ في إنتاج الطاقة بعد أسبوع من التخزين في درجة الحرارة المحيطة.

يقوم مكتب الأبحاث البحرية بتمويل المشروع ، والذي من المتصور أنه يمكن استخدامه لأغراض عسكرية مختلفة كمصدر للطاقة يمكن استخدامه في البيئات المعادية أو في ساحة المعركة. ومع ذلك ، قد توجد أيضًا الكثير من الاستخدامات المدنية لخلية الوقود هذه.

هذه كلها نتائج إيجابية ، لكن تشوي يدرك أنه لكي تكون خلية الوقود بديلاً قابلاً للتطبيق للبطاريات التقليدية ، فإنها تحتاج إلى التشغيل بشكل أسرع وتوفير المزيد من الجهد.

قال "أعتقد أن هذه بداية جيدة". "نأمل أن نتمكن من صنع منتج تجاري باستخدام هذه الأفكار."