V snahe nájsť alternatívu k lítiovo-iónovým batériám, ktoré sú závislé od vzácnych a toxických surovín, sa čínski výskumníci rozhodli obrátiť na samotnú prírodu. Vyvinuli prvú plne funkčnú miniaturizovanú biobatériu, ktorá na výrobu elektriny využíva metabolizmus špeciálnych baktérií, píše Interesting Engineering.

Efektivita prekvapila, energetická hustota nie

Základ biobatérie tvorí tzv. živý hydrogél — mäkký, vodnatý materiál, v ktorom sú zapuzdrené elektroaktívne baktérie druhu Shewanella oneidensis MR-1. Tieto mikroorganizmy počas svojho metabolizmu uvoľňujú elektróny, ktoré sú následne zachytávané elektrickým obvodom. Tento princíp umožňuje samo-nabíjanie batérie bez potreby externého zdroja energie — zatiaľ do 10 cyklov.

Jedným z kľúčových technologických prvkov je možnosť 3D tlače bioaktívnych hydrogélov, ktoré obsahujú vodivé biofilmy a sú uzatvorené v alginátovej matrici. Tieto materiály si zachovávajú elektroaktivitu a schopnosť redukcie oxidovaných uhlíkových zlúčenín, ako je grafénový oxid. Katóda je tvorená alginátom s ferrokyanidom a celok je od seba oddelený iónovou membránou Nafion — známou z palivových článkov.

Biobatéria dosahuje špecifickú kapacitu 0,4 mAh/g, maximálnu hustotu výkonu 8,31 µW/cm² a energetickú hustotu 0,008 Wh/L. Hoci sú tieto hodnoty nižšie ako pri bežných batériách, najväčšou výhodou je úplná absencia kobaltu, lítia, mangánu a toxických elektrolytov.

SIAT

Potenciál je ohromný

Batéria bola zatiaľ implementovaná do štandardného puzdra typu CR2032, známeho z mincových batérií. Okrem udržateľného napájania ponúka biobatéria aj potenciál pre bioelektronické aplikácie — najmä v oblasti zdravotníctva. Vedci preukázali schopnosť regulovať bioelektrickú stimuláciu periférnych nervov, ako je ischiadický a blúdivý nerv, čo otvára dvere k vývoju nových fyzioterapeutických prístupov a nositeľných medicínskych zariadení.

Tento výskum predstavuje dôležitý krok k tzv. živým batériám – systémom, ktoré spájajú biologické a technické komponenty a dokážu sa samy opravovať, prispôsobovať a vyrábať elektrinu bez environmentálneho dopadu. Hoci sú zatiaľ parametre biobatérií obmedzené, ich ekologická stopa a bio-kompatibilita ich robia mimoriadne sľubnými pre budúcnosť.

Čítajte viac z kategórie: Novinky