導(dǎo)讀

最近，美國(guó)賓漢姆頓大學(xué)和紐約州立大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出一種微型生物太陽(yáng)能電池，它比現(xiàn)有的同類電池具有更高的功率密度，且工作時(shí)間更長(zhǎng)。

關(guān)鍵字

醫(yī)療電子、電池、芯片實(shí)驗(yàn)室、傳感器

背景

對(duì)于小型電子器件、生物傳感器、醫(yī)療傳感器來(lái)說(shuō)，其供電系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。今天，讓我們先回顧一下美國(guó)賓漢姆頓大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)科學(xué)系助理教授 Seokheun Choi 開(kāi)發(fā)的生物電池系統(tǒng)：

首先是一種微生物燃料電池，它可以在幾滴臟水中的細(xì)菌上運(yùn)行，外觀有點(diǎn)像折紙的飛鏢。

(圖片來(lái)源： 賓漢姆頓大學(xué))

另外一種是由細(xì)菌提供能量的紙基生物燃料電池，它不僅能為生物傳感器供電，還可以用于凈化環(huán)境，因?yàn)槲⑸锟梢苑纸馕廴疚铩?/p>

(圖片來(lái)源：賓漢姆頓大學(xué))

創(chuàng)新

最近，美國(guó)賓漢姆頓大學(xué)和紐約州立大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出一種微型生物太陽(yáng)能電池。比起現(xiàn)有的同類電池，它具有更高的功率密度，更長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。

(圖片來(lái)源：Seokheun Choi)

技術(shù)

Seokheun Choi 稱， 對(duì)于資源受限和偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)行的單機(jī)、獨(dú)立、自我維持的定點(diǎn)照護(hù)醫(yī)療診斷設(shè)備來(lái)說(shuō)，這種能自己產(chǎn)生能量的微流控芯片實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。對(duì)于那些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，小型化的生物太陽(yáng)能電池(micro-BSCs)將是最合適的電源，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)類似于地球的自然生態(tài)系統(tǒng)。

Choi 表示：

“小型化的生物太陽(yáng)能電池通過(guò)微生物晝夜循環(huán)的光合作用和呼吸作用，提供可自我維持的可再生清潔能源。然而，這項(xiàng)技術(shù)尚未轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)槠涔β氏鄬?duì)較低且生命周期相對(duì)較短。”

Choi 和博士研究生 Lin Liu 設(shè)計(jì)出一種小型化的微流控生物太陽(yáng)能電池，它具有較高的電功率和長(zhǎng)期運(yùn)行能力，將為芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用提供實(shí)際且可持續(xù)的電力供應(yīng)。

價(jià)值

在現(xiàn)有的微型生物太陽(yáng)能電池中，這種微型太陽(yáng)能電池可產(chǎn)出最高的功率密度以及最長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。

Choi 表示：

“該設(shè)備促進(jìn)了生物光能轉(zhuǎn)化技術(shù)突破概念研究的限制，而且對(duì)于在資源受限和偏遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立運(yùn)行、自我可持續(xù)的定點(diǎn)照護(hù)診斷設(shè)備來(lái)說(shuō)，它促進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)朝著實(shí)際、可持續(xù)的電源應(yīng)用方向邁進(jìn)。”

參考資料

【1】https://www.binghamton.edu/news/story/817/scientists-create-most-powerful-micro-scale-bio-solar-cell-yet

【2】Lin Liu, Seokheun Choi. Self-sustainable, high-power-density bio-solar cells for lab-on-a-chip applications. Lab Chip, 2017; DOI: 10.1039/C7LC00941K

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