A Kínai Tudományos Akadémia Shenzheni Fejlett Technológiai Intézetének kutatói szerint az akkumulátor a baktériumok anyagcseréje során keletkező energiát hasznosítja, így akár tíz önfeltöltési ciklusra is képes. A szakemberek hangsúlyozták, hogy az eszköz ál-akkumulátorként is működhet, több mint 99,5%-os coulombi hatékonyságot érve el 50 töltési/kisütési ciklus során, ami alacsony energiaveszteséget jelent.
Az InterestingEngineering cikke nyomán a kutatók beszámoltak arról, hogy a bioakkumulátorban alkalmazott baktériumok végig több mint 70%-os életképességet mutattak. A működés végére ez az arány elérte a 97,6%-ot is.
Az Advanced Materials folyóiratban megjelent tanulmány szerint a kutatók egy miniatürizált és hordozható bioakkumulátort fejlesztettek ki, amely élő hidrogéleket használ. Ezek vezető biofilmeket tartalmaznak, melyeket alginát mátrixba ágyaztak, kifejezetten idegstimulációs célokra.
A hidrogélek 3D nyomtatással egyedi formákba alakíthatók, miközben megőrzik biológiailag aktív tulajdonságaikat – például az elektrontermelést és a grafén-oxid redukcióját elősegítő elektroaktivitást.
A kutatók kiemelték, hogy a mérnöki úton létrehozott élő anyagok energetikai alkalmazása ígéretes irányt képvisel a fenntartható energiatermelés és -tárolás szempontjából. A bioakkumulátorok kulcsfontosságú szerepet tölthetnek be a jövő energiaellátásában.
A lítiumion-akkumulátorok gyártása ihlette fejlesztés során a csapat egy 20 mm átmérőjű és 3,2 mm magas miniatűr bioakkumulátort alkotott. Az élő hidrogél szolgált a bioanód festékként, K₃\[Fe(CN)₆]-tartalmú alginát hidrogél a katód festékként, míg Nafion membrán látta el az ioncserélő funkciót.
A fejlesztés során a kutatók Shewanella oneidensis MR-1 biofilmeket zártak alginát hidrogélekbe, hogy létrehozzák az élő hidrogélt, amely 3D nyomtatással tetszőleges formákban előállítható. A tanulmány szerint a bioakkumulátor 0,4 mAh g⁻¹ fajlagos kapacitást, körülbelül 8,31 µW cm⁻² maximális teljesítménysűrűséget, valamint 0,008 Wh/L energiasűrűséget ért el.
A kutatók kiemelték, hogy a mérnöki úton létrehozott élő anyagok energetikai alkalmazása ígéretes irányt képviselnek. (Ábra: Shenzhen Institutes of Advanced Technology)
Noha ezek az értékek elmaradnak a hagyományos lítiumion-akkumulátorokétól, a bioakkumulátor fenntartható energiaforrást kínál. Nem tartalmaz kritikus nyersanyagokat, mint például kobaltot vagy lítiumot, valamint mellőzi a környezetre káros komponenseket, például a mangánt és az organikus elektrolitokat.
A kutatók az élő hidrogélt egy standard 2032-es akkumulátorházba építették be, és sikeresen létrehozták az önfeltöltésre képes eszközt. A tanulmány szerint „a berendezés kiemelkedő elektrokémiai teljesítményt mutat, 99,5%-os coulombi hatékonysággal, és a működést követően is 90% feletti sejtvitalitással rendelkezik.”
Az akkumulátor teljesítménye idegstimulációs célokra használható, lehetővé téve a bioelektromos stimuláció és a vérnyomásjelek pontos szabályozását. Az innováció támogatja a hordozható bioenergia-eszközöket is, amelyek óriási potenciállal bírnak a jövő fenntartható energiatechnológiáinak fejlődése szempontjából.
A kutatók az ülőideg és a bolygóideg célzott stimulálásával demonstrálták az eszköz bioelektromos szabályozási képességét, amely új terápiás eljárások alapjául szolgálhat a jövő fizikoterápiájában.
Kiemelt kép: Unsplash
S.Rita
