Главная »
Изобретения »
Бумажные батарейки, работающие на грязной воде

Бумажные батарейки, работающие на грязной воде

Редактировал: DP - 0 Комментариев

Американский инженер научился печатать на бумаге батарейки, работающие на грязной воде

Сеокеун Чой, инженер из Бингемтонского университета (США) придумал технологию изготовления недорогих элементов питания. В основе устройства элемента питания — бумага, бактерии и вода. Такой элемент питания может быть использован для различных датчиков и других устройств в местах, удалённых от цивилизации. Автор назвал свою систему «микробной топливной ячейкой». Работа была опубликована в журнале Nano Energy.

Элемент питания извлекает энергию из жизнедеятельности микробов. Как поясняет создатель устройства, в любой грязной воде уже достаточно органики и бактерий. Каплю такой воды, нанесённую на бумажную основу, можно использовать в качестве источника энергии. Бумага дёшева, экологична, и прекрасно впитывает воду.

Основу для элементов питания печатают на бумаге, которую затем можно сложить и компактно упаковать. В качестве катода используются частицы никеля, напылённые на бумажную основу. Анодом служат частицы углерода, нанесённые на бумагу методом трафаретной печати. Его контуры очерчивают границы элемента питания на бумаге. Оставшаяся поверхность бумаги пропитывается водоотталкивающим воском. Стоимость производства такого элемента питания составляет всего пять центов.

Благодаря применению древнего японского искусства оригами, из нескольких напечатанных элементов питания складывается целая батарея. Четыре элемента, сложенные в батарею, выдают ток напряжением 0.12 В при внешнем сопротивлении в 470 КОм.

Грязная вода с работящими бактериями добавляется внутрь складок такой сложенной батареи, откуда, благодаря капиллярному эффекту, просачивается во все стороны. После пропитки батарея разворачивается для доступа кислорода к катодам, и максимизации рабочего эффекта.

Это не первая попытка создать элементы питания на бумажной основе. По утверждению автора статьи, предыдущие попытки использовали материалы, которые были либо дороги, либо не экологичны, либо пожароопасны. Кроме того, исследователи из MIT несколько лет назад создали солнечные батареи, которые можно печатать на любой гибкой поверхности — в том числе, на ткани и бумаге.

Бумажные батарейки, работающие на грязной воде

Как объясняется в июльском номере журнала Nano Energy, жидкость в системе содержит бактерии, которые могут вырабатывать энергию для основанных на бумаге биосенсоров. Это будет особенно полезно в тех случаях и тех местах, где доступ к электроэнергии ограничен.

«Любой органический материал может являться источником питания бактерий, да и источником бактерий он может быть», рассказывает Сиокен «Шон» Чой (Seokheun “Sean” Choi), инженер, разработавший батарею. «И нам не нужно думать, как поместить воду с бактериями внутрь батарей, ведь бумага сама может впитать ее, благодаря капиллярному эффекту».

Батарею можно сложить до размеров спичечного коробка и она использует дешевый воздухопроницаемый катод, изготовленный из жидкого никеля, распыленного на одну сторону бумаги. А упомянутая техника оригами использовалась, чтобы создать объемные наращиваемые структуры батарей, из оригинальных плоских.

Также стоит отметить, что данная разработка не требует использования специальных нано-материалов, как это было в прошлых разработках батарей на основе бумаги.

Создание одной такой батареи, способной достаточно микроватт энергии для работы биосенсоров в полях стоит около 5 центов. На данный момент, бумажные сенсоры нуждаются в ручном сборе данных для анализа, которые они собирают. Точне с помощью специальных устройств. Но Чой получил три года, грант на $300,000 от Национального научного фонда США, чтобы сделать автономную систему, которая позволит сделать бумажные сенсоры независимыми от других устройств.

Прикрепления: 5105742.jpg(32Kb) 9713126.jpg(49Kb) · 7020988.jpg(33Kb)

Общая оценка материала: 4.5

Оценка незарегистрированных пользователей:

[Total: 3 Average: 5]