新的生物电池利用细菌相互作用发电数周

随着我们技术需求的增长和物联网越来越多地将我们的设备和传感器连接在一起，弄清楚如何在偏远地区提供电力已成为一个不断扩大的研究领域。

Thomas J. Watson 工程与应用科学学院电气与计算机工程系的一名教员——多年来一直致力于生物电池的研究，这种电池通过细菌相互作用来发电。

他遇到的一个问题是：电池的寿命只有几个小时。这在某些情况下可能很有用，但不适用于远程位置的任何类型的长期监控。

在一项发表在《电源杂志》上并得到海军研究办公室 510,000 美元资助的新研究中，Choi 和他的合作者开发了一种“即插即用”生物电池，该电池一次可以使用数周，并且可以堆叠以提高输出电压和电流。该研究的合著者来自 Choi 的生物电子学和微系统实验室：现任博士生 Anwar Elhadad 和 Lin Liu，博士 '20(现为西雅图太平洋大学助理教授)。

Choi 以前的电池有两种细菌相互作用以产生所需的能量，但这次新的迭代在不同的垂直室中使用了三种细菌：“光合细菌产生有机食物，将用作下面其他细菌细胞的营养物质。底部是产电细菌，中间的细菌会产生一些化学物质来改善电子转移。”

Choi 认为，物联网最具挑战性的应用将是部署在远程和恶劣环境中无人值守的无线传感器网络。这些传感器将远离电网，一旦耗尽，就很难更换传统电池。因为这些网络将使世界的每个角落都可以连接起来，所以电力自治是最关键的要求。

“现在，我们处于 5G 时代，而在未来 10 年内，我相信它将是 6G，”他说。“借助人工智能，我们将在极小的平台上拥有大量智能、独立、始终在线的设备。您如何为这些小型化设备供电?最具挑战性的应用将是部署在无人值守环境中的设备。我们不能去那里更换电池，所以我们需要小型能量收集器”

Choi 将这些新的生物电池(尺寸为 3 厘米 x 3 平方厘米)与乐高积木进行了比较，乐高积木可以根据传感器或设备所需的电输出以多种方式组合和重新配置。

他希望通过进一步研究实现的改进之一是创建一个可以漂浮在水上并执行自我修复的包装，以自动修复在恶劣环境中造成的损坏。

“我的最终目标是让它变得非常小，”他说。“我们称之为‘智能尘埃’，几个细菌细胞可以产生足以运行它的能量。然后我们可以把它洒在我们需要的地方。”