由细菌驱动的纸电池是怎样的

在世界偏远地区或资源有限的地区，日常用品(例如电源插座和电池)都是奢侈品。这些地区的医护人员通常缺乏电力来为诊断设备供电，并且商用电池可能不可用或太昂贵。需要低成本且便携式的新电源。如今，研究人员报告了一种新型纸质电池，这种纸质电池由细菌驱动，可以克服这些挑战。

研究人员今天将在化学学会(ACS)第256届全国会议和博览会上展示他们的结果。

“纸作为生物传感器的材料具有独特的优势，”在会议上作此介绍的Seokheun(Sean)Choi博士说。“它价格便宜，可抛弃，具有挠性并且具有较大的表面积。但是，复杂的传感器需要电源。商用电池太浪费和昂贵，并且不能集成到纸质基材中。最好的解决方案是纸质-电池。”

研究人员先前已经开发出了基于纸张的一次性生物传感器，用于廉价，方便地诊断疾病和健康状况，以及检测环境中的污染物。许多此类设备依靠颜色变化来报告结果，但它们通常不太敏感。为了提高灵敏度，生物传感器需要电源。Choi希望开发一种由细菌驱动的廉价纸电池，可以将其轻松整合到这些一次性设备中。

因此，宾厄姆顿州纽约州立大学的Choi和他的同事通过在纸张表面上印刷薄薄的金属和其他材料层，制成了纸电池。然后，他们在纸上放置了冻干的“外生电子”。外生电子是一种特殊的细菌，可以将电子转移到细胞外。当细菌为自己产生能量时产生的电子穿过细胞膜。然后它们可以与外部电极接触并为电池供电。为了激活电池，研究人员添加了水或唾液。几分钟后，液体使细菌恢复了活力，细菌产生了足够的电子来为发光二极管和计算器供电。

研究人员还研究了氧气如何影响其设备的性能。氧气很容易穿过纸张，可能会吸收细菌产生的电子，然后再将其送入电极。研究小组发现，尽管氧气稍微降低了发电量，但效果却很小。这是因为细菌细胞紧紧地附着在纸纤维上，从而在氧气可能介入之前迅速将电子扫向阳极。

该纸电池，可使用一次，然后扔掉，目前有大约四个月的保质期。Choi正在研究改善冷冻干燥细菌的存活率和性能，延长保质期的条件。“该电源的性能也需要大约可以提高1000倍，对多数实际应用中，”崔说。他指出，这可以通过堆叠和连接多个纸电池来实现。崔先生已申请电池专利，并正在寻求行业合作伙伴进行商业化。