تولید باتری کاغذی که با باکتری‌ شارژ می‌شود

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از گیزمگ، سال گذشته گروهی از دانشمندان آمریکایی نوعی باتری به سبک اوریگامی تولید کردند که می‌توانست با استفاده از آب کثیف مقادیر کمی برق تولید کند. اما همین گروه تحقیقاتی به تازگی دستگاه خود را که از باکتری موجود در آب کثیف نیرو کسب می‌کند، ارتقاء داده‌اند به طوری که این طرح ایجاد شده به سبک اوریگامی را به شکلی چرخانده‌اند که شبیه به ستاره نینجای اوریگامی شود و حجم نیرو را در طول فرآیند بالا می‌برند.

محققان دانشگاه «بینگامتون» نیویورک باتری اوریگامی خود را با این هدف تولید کرده‌اند که بتوانند دستگاه‌های کم‌انرژی را در موقعیت‌هایی که دسترسی به برق وجود ندارد، شارژ کنند.

این باتری کاغذی، نیروی مورد نیاز خود را در فرآیند متابولیسم باکتری‌ها، از باکتری موجود در چند قطره آب کثیف به دست می‌آورند. این باتری را می‌توان به گونه‌ای ساخت که بتواند یک حسگر زیستی را تنها با قیمت پنج سنت فعال کند.

محققان، طرح اصلی را مانند یک کبریت کاغذی تا می‌کنند و چهار بخش کوچک نیز به صورت یکی‌ در میان روی آن قرار می‌گیرد. طرح نهایی شامل هشت باتری داخل یک قالب متحرک ستاره‌ای شکل است.

داخل هر کدام از این بخش‌ها، لایه‌های کاغذی، یک آند، غشای مبادله‌ای پروتونی و یک کاتد هوایی تعبیه شده است و در مرکز آن هم یک ورودی قرار گرفته که آب کثیف از آنجا وارد می‌شود و باتری از آن تغذیه می‌کند.

وقتی باتری به قسمت‌های دونات شکل از هم جدا می‌شود، مسیرهای عبور مایع که از بین لایه‌های کاغذ عبور می‌کند، آب را به داخل هشت سلول‌ سوختی انتقال می‌دهد و واکنش شیمیایی تولید کننده برق آغاز می‌شود.

این موقعیت همچنین به جدا شدن قسمت‌های باتری برای اتصال به یکدیگر کمک می‌کند که خروجی نیرو را تقویت می‌کند و نیز کاتدهای هوا را در معرض هوا قرار می‌دهد.

به گفته محققان، در نمونه باتری کاغذی که سال گذشته تولید شده بود، حجم نیرو در حد نانووات بود اما این بار، با افزایش این حجم، حد نیرو به میکرووات رسید. با استفاده از این باتری کاغذی اوریگامی می‌توان یک لامپ LED یا سایر انواع حسگرهای زیستی را به مدت 20 دقیقه روشن کرد.

استفاده از این باتری کم‌هزینه برای تست‌های بارداری و HIV به طور قابل ملاحظه‌ای می‌تواند دسترسی به این نوع دستگاه‌های پزشکی را آسان کند. در حالی که مدل‌های کاغذی این نوع باتری‌ها قابل دسترس است، محققان معتقدند که این باتری‌ها به اندازه مدل‌های پیچیده‌تر الکتروشیمیایی و فلورسانت حساس نیستند اما سایر منابع نیرو همیشه عملی نیستند.

هزینه تولید نوع اولیه باتری‌های کاغذی اوریگامی حدود پنج سنت بود اما نسخه ستاره نینجای این باتری‌ها حدود 70 سنت هزینه برده است. گران‌تر بودن این مدل به دلیل آن است که از نوعی پوشش کربنی برای آند و نوار مسی در باتری به کار رفته است. این در حالی است که در نسخه اولیه باتری کاغذی از کاغذ صافی خالص استفاده شده است.

محققان به دنبال ساخت باتری کاغذی ستاره نینجا با هزینه پایین‌تر هستند.

مترجم: ندا اظهری