功能性活电池:由真菌制成的3D打印电池以糖为食

知新了了 2025-01-20 10:43:52

瑞士研究人员声称,他们已经设计出一种功能性的活电池,这种电池是由两种真菌共同努力提供动力的,它们都被包装在一个可生物降解、无毒的3D打印包装中。

这是来自瑞士联邦材料科学与技术实验室(EMPA)的一个团队,该实验室是一家位于杜本多夫的研究机构,其创新成果已应用于欧米茄手表、快干运动胸罩和英国顶级足球队阿森纳的人造草皮。

虽然我们之前已经看到了细菌驱动电池的工作,但研究人员指出,这是第一次将两种真菌结合在一起来制造一种工作燃料电池。需要明确的是,这更像是一个燃料电池,而不是电池,因为它利用真菌的新陈代谢将微生物的营养转化为能量。

真菌电池的工作原理

该团队开发了一种以酵母真菌为基础的阳极(其代谢释放电子)和由白腐真菌定植的阴极为特征的细胞。后者产生一种酶,使这些电子被捕获并引导出细胞。

这个为期三年的项目还包括弄清楚如何使用3D打印制造电池的组件。研究人员找到了一种方法,将真菌细胞混合到一种以纤维素为基础的印刷油墨中,这种油墨不仅具有导电性,而且还能避免伤害这些细胞。这种墨水还可以作为真菌赖以为生的单糖的媒介。

此外,这种墨水是可生物降解的,适合3D打印机使用,而且对真菌有营养。此外,一旦细胞耗尽,这种物质也有助于分解细胞。

研究人员Gustav Nyström博士指出,3D打印这些电池可以灵活地生产出任何必要的形状和尺寸,并加入适量的真菌材料来产生特定应用所需的能量。

这些电池不会取代你手机或智能手表里的电池,因为它们不会产生太多的电力 —— “这些真菌生物电池可以在几天内产生300到600 mV的电压,为10到100 kΩ的外部负载提供3到20μA的电流”。然而,它们的好处是在户外运行设备并安全地分解。这种电池被包裹在蜂蜡中,可以为小型传感器供电,用于监测农业和环境研究中的温度、光线和湿度。

该项目的另一位研究人员卡罗莱纳·雷耶斯博士强调了细胞的另一个迷人特性。她说:“你可以将真菌电池储存在干燥状态下,并通过简单地加水和营养物质来激活它们。”

EMPA尚未表示何时将这些电池商业化。研究人员指出,要使电池更强大、更耐用,还有很多工作要做,而且有可能结合其他类型的真菌,那些真菌可能更适合发电。

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