Ein Team von Forschern der Binghamton University - State University of New York hat erstellt eine neue Batterie, die sowohl flexibel als auch dehnbar ist. Diese neue Batterie, die komplett aus Stoff besteht, wird von Bakterien angetrieben und ist somit umweltfreundlich.

Diese neue Biobatterie könnte eines Tages in der tragbaren Elektronik verwendet werden.

Die Forschung wird von geführt Seokheun (Sean) Choi, Assistenzprofessor in der Elektrik - und Ingenieursabteilung und Direktor der Labor für Bioelektronik und Mikrosysteme.

Der Gewebekörper der Biobatterie ermöglicht es, ihn zu dehnen und zu verdrehen, ohne seine Fähigkeiten zu beeinträchtigen. Während der Studie blieb die Elektrizitätserzeugungsfähigkeit der Biobatterie stabil, wenn Dehnungs- und Verdrehungszyklen durchgeführt wurden.

Die maximale Leistung, die diese Biobatterie erzeugte, ähnelt der einer Serie von papierbasierte mikrobielle Brennstoffzellen zuvor von Choi und seinem Team erstellt.

Textilbasierte Biobatterien sind als Energietechnologie besonders nützlich und notwendig, da sie gebaut werden, um eine nachhaltigere und umweltfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Batterien und enzymatischen Brennstoffzellen zu bieten. Die Integration eines solchen Geräts in tragbare elektronische Geräte ist ebenfalls sinnvoll, da Schweiß aus dem menschlichen Körper potentiell als Brennstoff dienen kann, der die bakterielle Lebensfähigkeit unterstützt und zu seinem langfristigen Betriebspotential beiträgt.

"Auf Textilien basierende tragbare Elektronik hat sich kürzlich zu einer Technologie entwickelt, die eine allgegenwärtige Gesundheitsüberwachung der nächsten Generation verspricht", sagte Choi.

Es gibt Herausforderungen für die Technologie, erklärte Choi.

"Es war eine große Herausforderung, ein wirklich eigenständiges und unabhängiges tragbares Sensorsystem zu entwickeln, das nicht auf eine externe Stromquelle angewiesen ist", sagte er. "Herkömmliche batteriebetriebene tragbare Geräte können aufgrund der endlichen Energiebudgets, die von bestehenden Batterien verfügbar sind, keine langfristige erweiterte Funktionalität realisieren. Darüber hinaus sind die Batterien zu voluminös, starr und schwer, um in dünne, leichte und flexible Geräte auf Gewebebasis integriert zu werden. Selbst die neuesten Fortschritte bei flexiblen Energiespeichergeräten wie Superkondensatoren und Lithium-Ionen-Batterien wurden aufgrund ihrer geringen Energiekapazität und häufigen Aufladeanforderungen nicht als alleinige potentielle Plattform für den sich selbst erhaltenden, praktischen Einsatz betrachtet. "

Gesundheitliche Bedenken wegen der mikrobiellen Zytotoxizität standen der Entwicklung der Technologie ebenfalls im Weg, so dass mikrobielle Brennstoffzellen (MFCs) "wohl am wenigsten entwickelt für tragbare elektronische Anwendungen sind", sagte Choi.

Ungeachtet dieser Herausforderungen glaubt Choi, dass die Technologie das größte Potenzial für tragbare Elektronik hat.

"In der Literatur war die Arbeit an den tragbaren MFCs entweder nicht verfügbar oder ziemlich begrenzt. Wenn wir jedoch in Betracht ziehen, dass Menschen mehr 3.8 × 1013 Bakterienzellen im Vergleich zu 3.0 × 1013 menschlichen Zellen in ihren Körpern besitzen, ist die direkte Verwendung von Bakterienzellen als Leistungsquelle in Abhängigkeit vom menschlichen Körper für tragbare Elektronik denkbar. Die MFCs können die am besten geeignete Energiequelle für tragbare Elektronik sein, da die gesamten mikrobiellen Zellen als Biokatalysator stabile enzymatische Reaktionen und eine lange Lebensdauer bereitstellen. "

Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Nutzung von Schweiß als möglicher Kraftstoffquelle für die MFCs.

"Schweiß, der vom menschlichen Körper erzeugt wird, kann ein potentieller Brennstoff sein, der die bakterielle Lebensfähigkeit unterstützt und den langfristigen Betrieb der MFCs ermöglicht", sagte Choi. "Dieses dehnbare und drehbare Kraftgerät, das direkt auf ein einzelnes Textilsubstrat gedruckt wird, kann eine standardisierte Plattform für textilbasierte Biobatterien bilden und wird möglicherweise in Zukunft in tragbare Elektronik integriert."

Die Studie ist veröffentlicht in fortgeschrittenen Energie-Materialien.