Las nuevas biobaterías plug-and-play usan interacciones bacterianas para generar electricidad durante semanas

Las nuevas biobaterías plug-and-play usan interacciones bacterianas para generar electricidad durante semanas


28 de junio de 2022

(Noticias de Nanowerk) Investigadores de la Universidad de Binghamton, Universidad Estatal de Nueva York, han desarrollado una biobatería «plug-and-play» que dura semanas y se puede apilar para mejorar el voltaje y la corriente de salida.

A medida que nuestras necesidades tecnológicas crecen y el Internet de las cosas conecta cada vez más nuestros dispositivos y sensores, la forma de entregar energía a ubicaciones remotas se ha convertido en un área de investigación en crecimiento.

El profesor Seokheun «Sean» Choi, miembro de la facultad del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Thomas J. Watson de la Universidad de Binghamton, ha estado trabajando durante años en biobaterías, que generan electricidad a través de la interacción bacteriana.

Al hacerlo, se encontró con un problema: las baterías tenían una vida útil limitada de unas pocas horas. Eso podría ser útil en algunos escenarios, pero no para ningún tipo de monitoreo a largo plazo en ubicaciones remotas.

En un nuevo estudio publicado en el Revista de fuentes de energía («Modular Plug-and-Play Biobatteries with Microbial Consortia»), Choi y sus colaboradores han desarrollado una biobatería «plug-and-play» que dura semanas y se puede apilar para mejorar el voltaje y la corriente de salida. Los coautores de la investigación son del Laboratorio de Bioelectrónica y Microsistemas de Choi: el actual estudiante graduado Anwar Elhadad y Lin Liu, PhD ’20 (ahora profesor asistente en la Universidad Seattle Pacific). Batería biológica plug and play Una nueva biobatería plug and play que dura semanas y se puede apilar para mejorar el voltaje y la corriente de salida. (Imagen: Seokheun ‘Sean’ Choi)

Las baterías anteriores de Choi tenían dos bacterias que interactuaban para generar la energía necesaria, pero esta nueva iteración usa tres bacterias en cámaras verticales separadas: «Una bacteria fotosintética produce alimentos orgánicos que se usan como nutriente para las otras células bacterianas debajo. En la parte inferior están las bacterias productoras de electricidad, y las bacterias del medio crearán algunas sustancias químicas para mejorar la transferencia de electrones”.

La aplicación más desafiante para el Internet de las cosas, cree Choi, serán las redes de sensores inalámbricos implementadas sin supervisión en entornos remotos y hostiles. Estos sensores están lejos de una red eléctrica y son difíciles de alcanzar para reemplazar las baterías tradicionales una vez que se agotan. Dado que estas redes permitirán que todos los rincones del mundo estén conectados, la autonomía energética es el requisito clave.

«En este momento estamos en 5G, y creo que será 6G en los próximos 10 años», dijo. “Con la inteligencia artificial, tendremos una enorme cantidad de dispositivos inteligentes, autónomos y siempre activos en plataformas extremadamente pequeñas. ¿Cómo alimentas estos dispositivos miniaturizados? Las aplicaciones más exigentes serán los dispositivos utilizados en entornos desatendidos. No podemos ir allí para reemplazar las baterías, por lo que necesitamos recolectores de energía miniaturizados”.

Choi compara estas nuevas biobaterías, que miden 3 x 3 cm cuadrados, con ladrillos de Lego, que se pueden combinar y reconfigurar de diversas maneras según la energía eléctrica requerida por un sensor o dispositivo.

Entre las mejoras que espera lograr a través de más investigaciones está el desarrollo de un paquete que pueda flotar en el agua y realizar la autocuración para reparar automáticamente los daños sufridos en entornos hostiles.

«Mi objetivo final es hacerlo realmente pequeño», dijo. “A esto lo llamamos ‘polvo inteligente’ y unas pocas células bacterianas pueden generar suficiente energía para hacerlo funcionar. Entonces podemos distribuirlo donde lo necesitemos”.



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