由纸制成的细菌动力电池

在世界偏远地区或资源有限的地区，电源插座和电池等日常用品都是奢侈品。这些地区的医护人员通常缺乏电力来为诊断设备供电，商用电池可能不可用或太昂贵。需要低成本且便携的新电源。今天，研究人员报告了一种新型电池 - 由纸制成并由细菌驱动 - 可以克服这些挑战。

研究人员将于今天在第256届美国化学学会(ACS)全国会议和博览会上展示他们的研究成果。世界上最大的科学协会ACS将在周四举行会议。它包含10,000多个关于各种科学主题的演讲。

“作为生物传感器的材料，纸张具有独特的优势，”Seokheun(Sean)Choi博士说道，他正在参加会议。“它价格低廉，一次性，灵活，表面积大。然而，复杂的传感器需要电源。商业电池太浪费且昂贵，并且它们不能集成到纸基材中。最好的解决方案是纸质生物电池。“

研究人员之前已经开发出一次性纸质生物传感器，用于廉价和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，但它们通常不是非常敏感。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，这些电池可以很容易地整合到这些一次性设备中。

因此Choi和他在纽约州立大学的同事Binghamton通过在纸张表面上印刷薄薄的金属和其他材料来制造纸电池。然后，他们将冷冻干燥的“外电子”放在纸上。外来电子是一种特殊类型的细菌，可以将电子转移到细胞外。当细菌为自身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。在几分钟内，液体使细菌复活，产生足够的电子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。容易通过纸张的氧气可以在细菌到达电极之前吸收细菌产生的电子。该团队发现，虽然氧气略微减少了发电量，但效果却很小。这是因为细菌细胞紧紧附着在纸纤维上，在氧气可以干预之前，它迅速将电子带到阳极。

纸电池可以使用一次然后扔掉，目前的保质期约为四个月。Choi致力于改善冻干细菌的生存和性能，延长保质期。“对于大多数实际应用，功率性能也需要提高约1,000倍，”Choi说。他指出，这可以通过堆叠和连接多个纸质电池来实现。Choi已申请电池专利，并正在寻求行业合作伙伴的商业化。

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