باتری کاغذی که با باکتری کار می کند

باتری کاغذی که با باکتری کار می کند
در نقاط دور افتاده جهان که دسترسی محدودی به منابعی مثل باتری دارند، هر روز استفاده از وسایل الکتریکی و باتری‌ها، یک کار لوکس به حساب می‌آید. مراکز سلامتی در این مناطق گاهی نمی‌توانند دستگا‌های تشخیص بیماری خود را استفاده کنند چرا که الکتریسیته برای این کار در اختیار ندارند.

از همین رو باتری‌های روزمره که ما استفاده می‌کنیم در این مناطق به سادگی در دسترس نیستند و یا اگر هم باشند، قیمت بسیار زیادی خواهند داشت. این‌ها یعنی برای چنین بخش‌هایی از جهان، باید باتری‌هایی که با هزینه کم تولید می‌شوند و البته قابل حمل هستند ساخته شوند. امروز خوشبختانه خبر رسید از جدیدترین تکنولوژی باتری‌های ارزان قیمت که از کاغذ ساخته شده و سوخت آن در واقع باکتری خواهد بود. این باتری‌ها به سادگی می‌توانند مشکل این نقاط جهان را حل کنند.

محققان سازنده این باتری‌ها، امروز در ۲۵۶مین گردهمایی ملی انجمن شیمی آمریکا موسوم به ACS، نتایج کار خود را به نمایش خواهند گذاشت. به گفته دکتر Seokheun Choi، که قرار است عملکرد این باتری را به نمایش بگذارد:
«کاغذ برتری‌های خاص به عنوان مواد مورد نیاز برای بیوسنسورها دارد. این ماده ارزان بوده، به سادگی در دسترس است، انعطاف پذیر بوده و در نهایت سطح مقطع زیادی می‌تواند داشته باشد. البته سنسورهای پیچیده نیازمند منبع تغذیه (برق) هستند. باتری‌های تجاری، گران قیمت بوده و بی فایده هستند و نمی‌توان آن‌ها را در بستر کاغذ پیاده سازی کرد. بنابراین بهترین روش، استفاده از باتری‌های بیولوژیکی بر بستر کاغذ است.»

محققان پیش از این هم توانسته بودند بیوسنسورهایی بر مبنای کاغذ بسازند که ارزان قیمت و راحت بوده و برای تشخیص بیماری‌ها و شرایط سلامتی بیمار از آن استفاده می‌شده است. از این کاغذ‌ها حتی برای سنجش میزان آلایندگی محیط هم می‌توان استفاده کرد. بسیاری از این دستگا‌ها با توجه به تغییر رنگ، نتیجه را اعلام می‌کنند اما معمولا حساسیت بالایی ندارند. برای بالا بردن حساسیت بیوسنسورها، نیاز به یک منبع تغذیه انرژی است. دکتر Choi و تیم‌اش می‌خواستند یک باتری بسیار ارزان و کاغذی بسازند که با باکتری کار می‌کند و می‌تواند به سادگی به کمک دیگر بیوسنسورها بیاید و در واقع حساست آن‌ها را بالا ببرد.     


                  

آن‌ها برای ساخت چنین باتری در دانشگاه Binghamton در نیویورک، از پرینت سه بعدی لایه‌های فلز روی کاغذ استفاده کردند. سپس آنها Exoelectrogens فریز شده و خشک را روی کاغذ گذاشتند. Exoelectrogens درواقع یک نوع خاص از باکتری‌ها هستند که می‌توانند الکترون‌ها را به خارج از سلول‌های خودشان منتقل کنند. این الکترون‌ها زمانی ساخته می‌شوند که باکتری‌ها برای خودشان انرژی تولید می‌کنند و سپس همین الکترون‌ها به غشا سلولی منتقل می‌شوند. سپس الکترون‌ها می‌توانند با الکترودهای خارجی ارتباط برقرار کنند و باتری را شارژ کنند. برای فعال کردن باتری، محققین پروژه، به این باتری آب یا بزاق اضافه کردند. بعد از یکی دو دقیقه، مایع اضافه شده باعث احیا شدن باکتری می‌شود که در نتیجه دوباره الکترون‌های کافی برای نیرو دادن به یک ماشین حساب و چراغ کوچک دیود فراهم می‌شد.

محققین این پروژه همچنین بررسی کردند که اکسیژن چطور روی عملکرد این باتری‌ها تاثیر گذار خوهد بود. درواقع اکسیژن موجود در هوا به سادگی از سطح کاغذی این باتری می‌گدرند و می‌توانند مانع از انتقال الکترون‌های تولید شده به الکترود بشوند. درواقع تیم تولید کننده باتری متوجه شد که میزان انرژی تولید شده توسط باتری به دلیل تماس اکسیژن با باتری، کمی کمتر می‌شود اما این تاثیر آنقدرها هم زیاد نیست. دلیل کم بودن تاثیر اکسیژن در کم شدن انرژی تولید شده این بود که سلول‌های باکتری با فاصله بسیار بسیار کمی به کاغذ وصل شده‌اند و این یعنی الکترون‌ها به سرعت به آند می‌رسیدند و اکسیژن نمی‌توانست تاثیر زیادی روی این فرآیند داشته باشد.

باتری‌های کاغذی را می‌توان پس از پایان عمرشان دور انداخت. در حال حاضر عمر مفید این باتری‌ها، حدود ۴ ماه خواهدبود. دکتر Choi اعلام کرده آن‌ها به دنبال راهی هستند تا بتوانند عمر مفید این باتری‌ها را با افزایش کیفیت تولید باکتری‌های فریز شده، افزایش دهند. وی در همین زمینه گفته: «عملکرد این باتری‌ها باید تا حدود هزار بار استفاده بیشتر شود». به گفته Choi این کار می‌تواند با روی هم گذاشتن و متصل کردن چند باتری کاغذی به یکدیگر به دست بیاید. همچنین در نهایت دکتر Choi تمام این تکنولوژی را پتنت کرده و به دنبال شریک تجاری برای ساخت انبوه این باتری‌ها می‌گردد.
لطفا دیدگاهتان را در فرم زیر درج نمایید.
 _____         _____        
/ __  \       |  _  |       
`' / /'  __ _ | |_| |__   __
  / /   / _` |\____ |\ \ / /
./ /___| (_| |.___/ / \ V / 
\_____/ \__, |\____/   \_/  
         __/ |              
        |___/               
کد امنیتی نمایش داده شده در تصویر بالا را وارد فرمایید.
مطالب بیشتر در این زمینه
ایمنی الکتریکی برای کودکان
 ۱۹ اردیبهشت ۱۴۰۲
 مهندس کهن یزدی

ایمنی الکتریکی برای کودکان

الکتریسیته یک پدیده طبیعی است که از ذرات استاتیک باردار شده، یا جریان های دینامیکی ایجاد می شود. مردم معمولا الکتریسیته(برق)، انرژی و توان را با هم به اشتباه می گیرند اما این سه مفهوم متفاوت هستند. انرژی (energy) واحد اندازه گیری قدرت، نیرو و ظرفیت مورد نیاز برای انجام کار است.  توان  (power)واحد اندازه ...  ادامه مطلب 
مزایا و معایب خودرو های برقی
 ۱۹ اردیبهشت ۱۴۰۲
 مهندس کهن یزدی

مزایا و معایب خودرو های برقی

مزایای خودروهای برقی دوستدار با محیط زیست: خودروهای برقی هیچ آلاینده ای تولید نمی کنند و این قابلیت، آنها را به دوستدار محیط زیست تبدیل می کند. این بدان معناست که آنها به آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای کمک نمی کنند، که یک مزیت قابل توجه در مبارزه با تغییرات آب و هوایی است. * صرفه جویی در ...  ادامه مطلب 
نحوه عملکرد شبکه برق
 ۲۳ آذر ۱۴۰۱
 مهندس کهن یزدی

نحوه عملکرد شبکه برق

تا زمانی که با قطعی برق مواجه نشویم، برقی را که از شبکه برق خود دریافت می کنیم، مسلم فرض کنیم. اغلب ما در زمان قطعی برق دچار اضطراب می شویم تا بتوانیم برق مورد نیاز خود را تامین کنیم. شبکه برق، برق را از نیروگاه ها به خانه ها و مشاغل در سراسر کشور می رساند. شبکه وسیع تولید، انتقال و تحویل برق آن تضمین می‌کند که ...  ادامه مطلب 
نحوه انتخاب منبع تغذیه (پاور) کامپیوتر
 ۲۳ آذر ۱۴۰۱
 مهندس کهن یزدی

نحوه انتخاب منبع تغذیه (پاور) کامپیوتر

یکی از کم هیجان انگیزترین، اما مهم ترین قطعات کامپیوتر، منبع تغذیه است. البته رایانه های شخصی با برق کار می کنند، و این برق مستقیماً از دیوار به تمام اجزای داخل کیس رایانه شخصی تامین نمی شود. در عوض، الکتریسیته از جریان متناوب (AC) ارائه شده توسط شرکت برق به جریان مستقیم (DC) مورد استفاده اجزای ...  ادامه مطلب 
لوازم برقی پر مصرف خانگی
 ۲۲ آذر ۱۴۰۱
 مهندس کهن یزدی

لوازم برقی پر مصرف خانگی

آیا می دانستید که مایکروویو شما بیشتر از پمپ آب شما انرژی مصرف می کند؟ بسیاری از صاحبان خانه متوجه نیستند که برخی از وسایل روزمره خانگی که استفاده می کنند، واقعا می توانند قبض انرژی آنها را افزایش دهند. در اینجا برخی از وسایل پر مصرف که در خانه شما هستند آورده شده است: 1. اتوی لباس: اتو کردن لباس ها شاید به ...  ادامه مطلب