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標題: 美國開發新一代低成本微型生物電池 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2019-6-9 05:52 AM 標題: 美國開發新一代低成本微型生物電池

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　　你可曾想過電池最終去處﹖如果妥善回收處理﹐電池材料還可以尋找第二春再利用﹐但若是被丟入垃圾場或是大自然中﹐就會造成無法挽回的環境傷害﹐對此﹐美國科學家已研發出一次性且便宜的微型生物電池﹐不僅更加環保﹐還有助於拋棄式物聯網系統(disposable IoT)發展。
　　拋棄式物聯網為擴大與進階版本的物聯網﹐不管什麼東西都可以連上網﹐甚至可以傳遞任何訊息﹐未來說不定食物包裝還配有感測器與上網功能﹐能檢測新鮮度﹐甚至提供一份食譜﹐對消費體驗與醫療保健服務都大有裨益。美國賓漢頓大學(Binghamton University)電機與電腦工程副教授Seokheun Choi表示﹐這些新技術可能會配有便宜﹑小型﹑精密的拋棄式包裝﹐只會在一段時間內上網或是傳遞訊息。只不過這種設計固然方便﹐但這也代表著這些感測器﹑電路﹑電池等等都是一次性的﹐如果不好好回收﹐或是採用環保技術﹐會對環境帶來龐大的負擔﹐Choi團隊已開始著手研發暨環保又有用的一次性電池。
　　在過去的實驗中﹐美國賓漢頓大學團隊有兩大方向﹐其一是拋棄式低功率紙質生物電池﹐另一種是壽命較長的微生物燃料電池﹐只不過不管是哪一種方案﹐研究團隊在實驗過程中皆屢屢碰壁﹐Choi之前研發的微生物燃料電池的功率密度低﹑也需要高耗能流體系統﹐因此團隊開始認為﹐或許低功率﹑一次性的微生物固態電池是最適合﹐也最容易實現的。
　　團隊最終決定把兩種方案合二為一﹐研發出新一代一次性的微型生物電池﹐根據團隊在《Journal of Power Sources》發表的論文﹐生物電池透過在μL級的電池槽中儲存微生物陽極營養與離子途徑﹐避免適用高耗能的流體系統﹐大幅延長電池續航力。
　　團隊也創新地將舊有的液態陽極電解質﹑鹽橋和陰極室轉換成固態對應體(counterparts)﹐進一步提高密度﹐並使細菌能緩慢且持續反應。除此之外﹐透過固相零件﹐科學家也能打造出更小﹑更容易整合與應用的電池。
　　根據團隊實驗﹐目前微生物電池最大功率為每平方公分4μW﹐電流密度則是每平方公分45μA﹐並可運作96小時﹐相較之下過去的液基控制元件電池只能發電4小時。
　　Choi表示﹐目前拋棄式物聯網大多採用昂貴又對環境不友善的電池﹐大規模應用可能造成成本居高不下﹐以及難以忽視的環境問題﹐而團隊研發的微生物電池相對便宜與環保﹐則正在將微生物電池與DC/DC轉換器整合。

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