细菌供能的纸电池可解决偏远地区医疗用电难题

▲研究人员利用细菌为这些纸电池提供动力

在偏远或资源有限的地区，卫生保健场所经常因为商业电池过于昂贵或无法使用而缺少需电力供应的诊断设备。目前，研究人员开发了一种由纸制成的新型电池，该电池以细菌为燃料，轻便且花费较低，可以克服以上难题。研究人员已在8月19日第256届美国化学学会（ACS）全国大会上公布了他们的研究成果。

“作为生物传感器材料，纸张具有独特的优势。”会议发言代表Seokheun (Sean) Choi博士说，“它价格便宜，可一次性使用，柔韧性好且表面积大。然而复杂的传感器需要电源，不过商用电池既浪费又昂贵，而且无法集成到纸基中。因此最好的解决方案是使用纸基生物电池。”

研究人员此前曾开发出了一种基于纸张的一次性生物传感器。它可用于诊断疾病和健康状况，以及检测环境中的污染物，但通常不是很敏感。想要提高其灵敏度，就需要使用电源。Choi希望开发一种便宜的、由细菌驱动的纸电池，这种电池可以很容易地整合到这些一次性设备中。

为此，Choi和纽约州立大学的同事Binghamton通过在纸表面印刷薄层金属和其他材料制成了一种纸电池并将冷冻干燥的“产电菌群”放在了纸电池上。该产电菌群是一种特殊类型的细菌，它们可以在为自身制造能量时产生电子，并将电子穿过细胞膜转移到细胞外。于是可以利用此种细菌与外部电极接触并为电池供电。为了激活电池，研究人员还添加了某种液体。在几分钟内，这种液体就会恢复细菌的活力，产生的电子足以为一个发光二极管和一个计算器提供动力。

研究人员还研究了氧气是如何影响纸电池的性能的——氧气很容易通过纸张，吸收细菌产生的电子。研究小组发现，尽管氧气会略微减少发电量，但影响很小。这是因为细菌细胞紧密地附着在纸纤维上，在氧气介入之前，纸纤维已经迅速地将电子转移到阳极。

目前，Choi正在研究如何提高冻干细菌的存活率和性能，从而延长其保质期。他指出，这可以通过堆叠和连接多个纸电池来实现。

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  编译：Coke 审稿：alone  责编：张梦   

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