Wetenschappers maken vouwbare papieren batterij op basis van bacteriën

Onderzoekers van de University of Birmingham hebben een papieren, vouwbare batterij gemaakt die energie haalt uit bacteriën. De batterij is bedoeld om sensoren en andere apparaten die weinig elektriciteit nodig hebben, van energie te voorzien.

Het systeem is vooral bedoeld om op goedkope wijze wegwerpsensoren van energie te kunnen voorzien. Door papier te gebruiken, hoeft er geen apart reservoir voor de bacteriën gemaakt te worden: het papier functioneert als reservoir. Door vervolgens de verschillende batterijen zo te vouwen dat ze in serie staan, kunnen ze meer energie leveren.

De onderzoekers konden met slechts een druppel water met bacteriën zorgen voor voldoende energie. De bacteriën leveren energie via hun metabolisme: wanneer bacteriën bepaalde stoffen verwerken, komen elektronen vrij die aan de koolstof anode overgegeven kunnen worden. Normaal 'vies' water bevat al voldoende bacteriën om het papieren apparaat energie te laten produceren, schrijven de onderzoekers in hun paper. Na ongeveer achttien minuten leverde de geteste opstelling een spanning van 0,93V.

Het geheel bestaat uit een anode, papier, een pem met daarbovenop de kathode. De kathode bevat geen dure metalen, maar wordt gevormd door nikkel dat op het papier gespoten wordt. De anode bestaat uit koolstofhoudende verf.

Ook is het niet nodig kleine pompjes in het geheel op te nemen om het water op de juiste plaats te krijgen: het papier zuigt uit zichzelf het water al op. Al met al kost het geheel volgens de bouwers nog geen vijf cent per stuk.

Reacties (35)

[bio_hazard]

Een mooie toepassing voor lab-on-a-chip(loc) systemen. Ik denk niet dat dit een batterij gaat vervangen maar wel simpele loc sensoren van energie kan voorzien. Denk bijvoorbeeld aan een disposable aids of maleria test.

[almar]

Wellicht dat het meest essentiële ontbreekt in dit artikel. Hoe wordt er energie opgewekt? "There is no such thing as a free lunch" en dat geldt ook voor bacteriën.

[Dalyxia]

en dan de 2e vraag, hoeveel is "voldoende" energie? 1watt? 0,001 watt?

[Splitinfinitive]

De plaatjes in de link geven volgens mij een piek aan van 40milliwatt of micro. (Ik kan niet hier zien wat voor watt staat )

Het is dit plaatje: http://ars.els-cdn.com/co...S2211285515002359-gr9.sml

En niet zeker maar volgens mij een batterij. Voltage is iets van 0.2 volt

De plaatjes zijn alleen echt van slechte kwaliteit hier op de telefoon dus ben niet geheel zeker

[Reactie gewijzigd door Splitinfinitive op 24 juli 2024 16:49]

[TheekAzzaBreek]

Er staat nW, helaas.

Ik snap niet wat 45 nW punt moet voorstellen: bij 0.23 uA levert het ding 5 of 45 nW, niet allebei tegelijk. Ik denk dat het 45 nW een theoretisch maximum is oid.
Max 32 nW bij 0.55 V is hoe ik het lees, dat is alleen bruikbaar voor extreem zuinige toepassingen.

Zou je het voltage op kunnen schroeven door simpelweg meer laagjes te stapelen? En meer stroom door het oppervlakte te vergroten? Reteinteressant allemaal, er er niemand met toegang tot het artikel?

[johanneslol]

Ik heb toegang via mijn school, dit staat er in :
The current limit in the performance of the paper-based battery is primarily due to the high internal resistance, resulting in reduced power densities. Using the polarization curve in Figure 9, we estimated their internal resistance which is equal to the external resistor values where the maximum power density is obtained [39]. The internal resistance of the battery was about 470 kΩ, which is several orders of magnitude higher than that of other bacteria-powered batteries (several Ω) [29] and [30].

The maximum power density was 48 nW (9.3 μW/m2) at 470 kΩ.

Vreemd genoeg noemen ze nergens, welke bacteriën ze dan hebben gebruikt om dit voor elkaar te krijgen....

[Reactie gewijzigd door johanneslol op 24 juli 2024 16:49]

[TheekAzzaBreek]

Ah, dank!

Meer spanning door meer te stapelen gaat dus niet werken zonder groot stroomverlies, jammer. Meer vermogen door meer oppervlak wel, maar dit ding is al niet zo klein, hier vergelijken ze het met een luciferboekje.

Makkelijk artikel over (een andere) bacteriële batterij hier. Daar gebruiken ze de bacterie rhodoferax.

[Reactie gewijzigd door TheekAzzaBreek op 24 juli 2024 16:49]

[BushWhacker]

Het lijkt op een mu teken, dus micro.

[Psycho_Mantis]

Volgens mij kan je beter 2 pennen in een aardappel steken, dat geeft volgens mij meer energie.

[donderdraak]

Of in een paar pennen in aantal sinaasappels...

[Decalies]

Weet niet zo goed waarom bovenstaande gedownmod worden. Aardappelen, sinaasappels, en bijvoorbeeld ook Citroenen zijn inderdaad ook te gebruiken als batterij. Weet niet hoeveel vermogen ze leveren.natuurlijk is het verschil dat het nogal wat energie kost om deze dingen te telen...

[--Andre--]

En hoe staat dat tegenover wat het kost om papier te fabriceren (en vervolgens deze lagen aan te brengen)

[usachan]

omdat de energie van de zink komt en niet van de aardappel misschien ?

[RielN]

Voedsel in vies water.

[KiD_KRiool]

There is no such thing as a free lunch" en dat geldt ook voor bacteriën.

nou ze zijn er anders dol op hoor, zeker met warm weer

[Opifex]

0.93V is niet interessant. Als je over een diode meet heb je ook 0.7V, en daarvoor hoef je niet eens iets op te wekken...

Wat wél interessant is, is het vermogen dat de batterij kan leveren...

[Toff]

0.93V is niet interessant. Als je over een diode meet heb je ook 0.7V, en daarvoor hoef je niet eens iets op te wekken...

Nee, een diode produceert geen spanning. Pas wanneer je er spanning op zet, kan je een spanningsval van 0,7 Volt meten over de diode.

De lage kostprijs van deze batterij maakt dat ze bij uitstek geschikt is om te gebruiken in wegwerpsensoren c.q. sensoren voor eenmalig (kortstondig) gebruik. Nieuwe toepassingen dus, die altijd interessant kunnen zijn.

[Opifex]

Toch wel. Over een PN-junctie staat een spanningsval van 0.7V (bij siliciumdiodes).
Dit wil niet zeggen dat hier iets wordt "geproduceerd" (zoals ik in mijn oorspronkelijke bericht reeds zei "zonder iets op te wekken").

Als je me niet gelooft: meet zelf maar eens met een multimeter

Daarom ook dat ik zeg dat 0.93V niet representatief is. Daarmee weet je echt niets. Hetgeen je wil weten is het vermogen en vooral ook de lading.

[esak]

"The maximum power density was 48 nW (9.3 μW/m2) at 470 kΩ. Despite the vast potential and promise of the biobattery stack in resource-limited regions, the performance with the conventional techniques is significantly lower than that of other paper-based batteries. The current limit in the performance of the paper-based battery is primarily due to the high internal resistance, resulting in reduced power densities"

Oftewel mogelijk een interessante techniek wanneer het verbeterd wordt (interne weerstand sterk verminderen door de anode te verbeteren) maar tot nu toe zijn er andere betere papier gebasseerde accu technieken.

[Veenix]

Een nuttige toevoeging. Erg leuk dat het kan, maar de praktische waarde lijkt me niet heel groot. Zeker aangezien bacterien alleen lekker groeien bij een bepaalde temperatuur. En wordt het te warm, dan gaan ze dood. Je zult dus de juiste bacterie voor de juiste toepassing moeten selecteren, wil dit wat kunnen worden. De behaalde resultaten waren waarschijnlijk in een laboratorium onder optimale omstandigheden. Dan moet er nog heel erg veel gebeuren wil dit geschikt worden voor toepassing.

[leergierig1994]

zeer interessant dit, de gehele uitleg had zo in een scheikunde examen gekund!

[donderdraak]

artikel: Door papier te gebruiken, hoeft er geen apart reservoir voor de bacteriën gemaakt te worden: het papier functioneert als reservoir. Als ik de zin lees dan denk ik aan een WC en begrijp niet hoe dat komt

De vraag die bij mij opkomt is... Wat verstaan ze onder weinig vermogen? Welke bacteriën gebruiken ze? Hopelijk kunnen ze dit ontwikkelen en die chemische Lithium Ion batterijen vervangen...
Green fusion!

ps. de link naar het artikel op dit moment niet werkt en ik wil het graag lezen
update: dankjewel voor het fixen van de link!

[Reactie gewijzigd door donderdraak op 24 juli 2024 16:49]

[letatcest]

Had hem zelf ook nodig om nog te checken hoevel power de biestjens gaven.. merkte toen dat de link het niet deed.

[Rataplan_]

https://youtu.be/M5sQWbgfE58 op 02:06min.
Papieren batterij, 30 jaar terug. Weliswaar niet op bacteriën (al wordt dat niet genoemd) maar heel nieuw is het allemaal niet. De batterij innovaties blijven maar gemeld worden maar geen een komt echt op de markt. Is dat het werk van Duracell en consorten?

[Tim.C]

Dat betwijfel ik, zal wel gewoon niet economisch rendabel zijn.

[MrDummy]

Vies water? Doet me denken aan poep als energiebron. Bomvol bacteriën, en het is vies genoeg.
Kun je energie mee opwekken (niet met gas natuurlijk).
Poep heb je overal dagelijks aanwezig, Thuis of op boerderij.

[Soldaatje]

Nog een goede reden om mijn telefoon in mijn onderbroek te stoppen.

[Technoturk]

en wat als je gloorix op je accu krijgt ?

[Jazco2nd]

Ons lichaam bevat 10x zoveel bacteriën dan lichaamseigen cellen. Er zijn meer experimenten geweest met het opwekken van energie via (de stofwisseling van) bacteriën. Dit is een mooie toepassing op papier.

[andreetje]

http://www.scientias.nl/m...eer-bacterien-dan-cellen/

[Jazco2nd]

Dank andreetje!
@trogdor Zie 1 van vele bronnen hier onder. Simpel Googlen ipv zo reageren had je al geholpen hoor.
En dan krijg jij +1. Waardeloos systeem.

[Reactie gewijzigd door Jazco2nd op 24 juli 2024 16:49]

[trogdor]

Mijn excuuses, het leek me zo'n overduidelijk foute conclusie dat ik de moeite niet had genomen die uitspraak te checken. Maar je hebt gelijk. Byzar.
Overigens kan je die referentie beter bij je oorspronkelijke uitspraak plaatsen.

[Durandal]

Je hebt overigens 'maar' een paar kilo bacterien aan boord. Die beestjes zijn gewoon wat kleiner.
Het is maar welke meetgrootheid je kiest..