Une batterie en papier, portable, économique et alimentée par des bactéries a été développée

batterie en papier

Les chercheurs rapportent un nouveau type de batterie – faite de papier et alimentée par des bactéries – qui pourrait être utilisé dans des régions éloignées du monde ou dans des régions aux ressources limitées.

“Le papier a des avantages uniques en tant que matériau pour les biocapteurs”, déclare Seokheun (Sean) Choi, Ph.D., qui présente les travaux lors de la 256e réunion et exposition nationale de l’American Chemical Society (ACS). “Il est peu coûteux, jetable, flexible et a une grande surface. Cependant, les capteurs sophistiqués nécessitent une alimentation électrique. Les batteries commerciales sont trop gourmandes et trop chères, et ne peuvent pas être intégrées dans des substrats en papier. La meilleure solution est une bio-batterie à base de papier.”

Choi voulait développer une batterie de papier peu coûteuse alimentée par des bactéries qui pourraient être facilement incorporées dans ces appareils à usage unique. Ainsi, Choi et ses collègues de l’Université de l’État de New York, Binghamton, ont fabriqué une batterie de papier en imprimant de minces couches de métaux et d’autres matériaux sur une surface de papier. Ensuite, ils ont placé des “exo-électrogènes” lyophilisés sur le papier.

Les exo-électrogènes sont un type particulier de bactéries qui peuvent transférer des électrons à l’extérieur de leurs cellules. Les électrons, qui sont générés lorsque les bactéries produisent de l’énergie pour elles-mêmes, passent à travers la membrane cellulaire. Ils peuvent alors entrer en contact avec des électrodes externes et alimenter la batterie. Pour activer la batterie, les chercheurs ont ajouté de l’eau ou de la salive. En quelques minutes, le liquide a ranimé la bactérie, qui a produit suffisamment d’électrons pour alimenter une diode électroluminescente et un calculateur.

Les chercheurs ont également étudié comment l’oxygène affecte la performance de leur appareil. L’oxygène, qui passe facilement à travers le papier, pourrait absorber les électrons produits par les bactéries avant qu’ils n’atteignent l’électrode. L’équipe a constaté que même si l’oxygène a légèrement diminué la production d’électricité, l’effet était minime. C’est parce que les cellules bactériennes étaient étroitement liées aux fibres de papier, ce qui a rapidement emporté les électrons vers l’anode avant que l’oxygène n’intervienne.

La batterie en papier, qui peut être utilisée une seule fois puis jetée, a actuellement une durée de conservation d’environ quatre mois. Choi travaille sur les conditions pour améliorer la durée de vie et la performance des bactéries lyophilisées, ce qui permet une durée de conservation plus longue.

“Le rendement énergétique doit également être amélioré d’environ 1 000 fois pour la plupart des applications pratiques”, explique M. Choi. Cela pourrait être réalisé en empilant et en connectant plusieurs piles de papier, note-t-il. Choi a déposé une demande de brevet pour la batterie et recherche des partenaires industriels pour la commercialisation.

Les chercheurs remercient la National Science Foundation, l’Office of Naval Research et la Research Foundation for the State University of New York pour leur soutien et leur financement.

Sources : MessageToEagle.comAmerican Chemical Society

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