Российские учёные представили инновационную технологию, которая обещает стать важным шагом в развитии возобновляемой зелёной энергетики. Новая лёгкая и компактная батарея, заряжаемая от цианобактерий, может использоваться для питания разнообразной электроники — от гаджетов до сложных промышленных устройств. Проект был разработан молодыми специалистами из Инжинирингового центра ЦМИД и кафедры микро- и наноэлектроники (МНЭ) ЛЭТИ при содействии коллег из Ресурсного центра Санкт-Петербургского университета «Культивирование микроорганизмов».
Компактная батарея имеет многослойную структуру. Основой служит квадратная подложка из полипропилена толщиной 1 мм, размером примерно с коробок спичек. Элементы устройства наносятся с помощью специального трафарета и методов струйной печати. Углеродные нанотрубки, в составе специальных чернил, формируют электроды энергоячеек на подложке. Для улучшения характеристик на аноде используется гидрофильная углеродная ткань, которая позволяет нанести больше цианобактерий. Часть бактерий остаётся на поверхности, а часть проникает внутрь пористой структуры, которая способна впитывать воду — питательную среду для цианобактерий рода Synechocystis. Бактерии наносятся с помощью струйной печати, где несколько капель воды обеспечивают их размещение на поверхности устройства. Подключив нагрузку в 39 кОм к этой системе, учёные смогли получить электрическую энергию.
Этот источник энергии имеет значительный потенциал, особенно в свете глобальных усилий по переходу от традиционных нефти, газа и угля к более экологически чистым альтернативам. Бактериальная энергия, наряду с ветровой, солнечной и геотермальной, считается экологически чистой. Для автономной работы новой батарейки в течение нескольких часов требуются лишь свет и вода.
«Цианобактерии — живые организмы, обитающие в водной среде. Они поглощают и отдают электроны благодаря свету, солнечной энергии. В нашем эксперименте мы использовали искусственный источник света. Для зарядки цианобактерий нам требовалось от десяти минут до получаса. Мы заряжали и передавали электроны с помощью электролита — специальной закрывающей гидрогелевой поверхности. Конечно, ток не возникает сам по себе: мы подключали нашу батарейку к нагрузке в 39 кОм. В результате многократных повторений мы получили напряжение в 0,4 В, используя при этом 25 мкл цианобактерий. Мы создали одну батарейку, но дальнейшие исследования будут проводиться с использованием нескольких структур и последовательным подключением нескольких ячеек», — говорят разработчики батареи.
