У филму Тхе Матрик, послушни, полусвесни људи се (спојлер) користе као батерије за велику механичку снагу. Иако је овај принцип очигледно надуван, био-батерије су стварне. У последњем броју Адванцед Сциенце Невс научници са Државног универзитета у Њујорку-Бингхамтону описују нови начин употребе бактерија као батерија за мале сензоре. Док се биобатвари користе за електронику мале снаге, никада нису биле једноставне или ефикасне за широку употребу. Тако је група Бингхамтон развила нови, лакши начин стварања и дистрибуције микробних горивних ћелија, познатих као МФЦ, користећи један лист папира и бактерије сушене лиофилом, које се могу активирати са само мало пљувачке.
Важна сврха МФЦ-а, посебно оних на папиру, је омогућавање употребе електронике ниске потрошње, посебно сензора, када је обична батерија истовремено прекомерна и трошковна. Они неће пунити нечије телефоне, али ће угасити довољно снаге за покретање ЛЕД или, што је вероватније, дијагностичких сензора који би се могли користити за откривање ХИВ-а или рака, праћење глукозе и још много тога.
„[МФЦ-ови] се могу користити у окружењима ограниченим ресурсима, попут земаља у развоју“, каже креатор Сеокхеун „Сеан“ Цхои, доцент за електричну и рачунарску технику у Бингхамтону. „Међутим, проблем је у моћи. Не можемо користити комерцијално доступне батерије или најновије технологије за скупљање енергије јер су превише расипне и прескупе за једнократну употребу, биосензора за једнократну употребу. "
Схеванелла онеиденсис, бактерија коју користи Цхоијев тим, често се користи у нанотехнологији, због своје способности да смањује метале и живи у срединама сиромашним кисеоником. Управо та редукција, у којој се позитивни јони одвајају од негативних, чини издужене ћелије од два микрометра корисне у био-батеријама - резултат су слободно наелектрисане честице које се могу користити као снага.
Као и обична батерија, биобатерија ради одвајањем позитивно наелектрисаног терминала (који се назива катода) од негативно набијеног терминала (аноде). Како бактерија пробавља извор хране (обично глукозе), њене респираторне функције ослобађају електроне и протоне, који се могу користити као енергија.
"Ако инжењеримо њихово окружење тако да је кисеоник ограничен, а затим обезбедимо чврсту електроду, можемо их ухватити", каже Цхои.
Цхои-ова иновација има везе са структуром папирних МФЦ-ова. Како, питао је, можете ли направити јефтину папирну био-батерију која може да напаја једноставне електронске сензоре, али је такође једноставна за употребу и транспорт? Његово решење користи неке нове технике, пре свега сушењем и савијањем замрзавањем.
Структура батерије формирана је од папира хроматографског папира, подељеног у мрежу набора. Један одељак, направљен од сребро нитрата и прекривен воском, формира катоду. Други део проводног полимера делује као анода, а трећи садржи резервоар за бактерије и њен извор енергије. Цхои напуни резервоар бактеријама и замрзне их. На тај се начин могу превозити или складиштити до двије седмице.
Да бисте је користили, једноставно је пљуните у резервоар и преклопите је у средину катоде и аноде. Да, пљуни; Све што је потребно је мало органског материјала за бактерије које се крећу, а пљувачка садржи глукозу. То може бити било шта, али слина је углавном доступна и мање је непожељна од неких алтернатива.
Цхои-јев је рад растуће и важно поље папертронике. (Универзитет Бингхамтон) Аарон Маззео, доцент машинског и ваздухопловног инжењерства на Рутгерсу, производи папертронику за флексибилне интерфејсе човека и машине - ствари попут носача папира за надгледање зноја због кортизола, показатеља стреса. Батерија попут Цхои-ове могла би бити извор напајања који му је потребан.
"И даље ћемо имати изазова да пружимо напајање овим уређајима", каже Маззео. „Имајући електричну енергију омогућава вам дијагностику, али такође може потенцијално појачати сигнале, тако да ћете можда моћи да откријете мање количине. То је излаз у будућности, али ова врста ствари би могла бити корисна не само за мерење кортизола, већ можда чак и ствари попут холестерола или алкохола или других клинички битних маркера у крви, урину или зноју. “
Маззеоов и Цхои рад су део растућег и важног поља папертронике. Научници проналазе све више и бољих начина да ставе кола на папир, кондензаторе, батерије, па чак и соларне ћелије и корисничке интерфејсе (као што то чини Маззеова група) на папир. Прије Цхоијевог рада, батерије које су покретале све ове апликације биле су компликоване ствари састављене од више листова папира који се морају прецизно ускладити.
„Мислим да постоји стваран потенцијал да ово поље допринесе сталним напорима друштва у погледу заштите животне средине, безбедности, комуникације, здравља и перформанси“, каже Маззео.
Али увек постоји потреба да се напаја та електроника, па Цхои и даље жели да своје батерије учини моћнијим и ефикаснијим, и да то уради на разне начине како их савијати и слагати, као и инжењеринг бактерија да би били бољи произвођачи снаге.
