Ученые разработали батарейку, которая может храниться до 100 лет, прежде чем была успешно активирована. Секрет в том, чтобы запечатать в батарее бактерии, бездействующие до тех пор, пока не будет запущен процесс высвобождения энергии.
Батарейки из бактерий
Новая биобатария основана на предыдущей работе, проведенной в Университете Бингемтона (BU). Тогда исследователям удалось создать съедобный аккумулятор, который активировался после того, как его чувствительная мембрана растворилась в тонкой кишке пользователя. Это привело к тому, что бактерии вида Bacillus subtilis ожили и начали вырабатывать споры. Этот процесс создает достаточно электроэнергии для питания небольших устройств, таких как сенсоры или камеры для мониторинга здоровья кишечника.
Батареи на основе бактерий известны как микробные топливные элементы (MFC, microbial fuel cells). В новом исследовании ученые использовали способность бактерий оставаться в спящем состоянии до тех пор, пока не будут созданы оптимальные условия для их функционирования. При этом исследователи сосредоточились на изготовлении батареи, которая функционировала бы вне человеческого организма и работала бы даже спустя много десятилетий, проведенных на полке.
Как это работает?
Чтобы добиться этого, команда поместила бактерии Bacillus subtilis в графеновый гидрогель, который очень эффективно захватывает влагу из воздуха. Затем они запечатали топливный элемент куском Каптоновой пленки, которая может функционировать при температурах от -296 до 399 градусов Цельсия. Если пленку удалить, влага из гидрогеля попадает на бактерии, заставляя их начать производство спор.
Через час после этого аккумулятор начинает вырабатывать достаточно электричества для питания светодиодного светильника, термометра и небольшого цифрового гигрометра. Нагрев топливного элемента сокращает время выхода на полную мощность с часа до 20 минут.
Спустя неделю хранения при комнатной температуре активированная батарея потеряла лишь 2% своего заряда. Но куда более впечатляет то, что неактивированная батарея может храниться до ста лет и все еще прекрасно функционировать после активации. Нужно лишь, чтобы в окружающем воздухе было достаточно влаги, чтобы оживить бактерии после удаления ленты.
Исследование опубликовано в журнале Small.
