Известно, что некоторые бактерии вырабатывают собственное электричество, что может сделать их полезными для изготовления батарей и топливных элементов. Однако до вчерашнего дня попытки были неэффективными и негибкими.
Сегодня хорошие новости в области инновационные батареи. Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) создали «биогибридную» структуру, построенную вокруг гидрогеля, которая может поддерживать микробы, эффективно собирая их энергию. Бактерии в центре этой системы известны как экзоэлектрогенные бактерии: это семейство микробов может производить электроны, переносить их через свою внешнюю мембрану и, таким образом, от своей клетки. Если мы сможем захватить эти электроны, экзоэлектрогенные бактерии могут существенно помочь построить живую батарею.
Но существует хрупкий баланс, и очевидно, что предыдущие попытки не соблюдали его. Проводящие материалы необходимы для отклонения электронов на электроде, но большинство из них не идеальны для выживания бактерий. С другой стороны, те, кто более приветлив к жизни, не являются эффективными проводниками. Подводя итог: если был хороший проводник, он убивал бактерии и, следовательно, не было энергии. Нет живой батареи. Если проводник был плохим, бактерии оставались живыми, но производилось недостаточно энергии.
Новое исследование для живой батареи
Для нового исследования исследователи разработали собственный материал, призванный разрешить этот тупик и спасти «козу и капусту», а точнее «проводник и бактерии». Он состоит из гидрогеля из углеродных нанотрубок и наночастиц диоксида кремния, которые проводят электричество. Все это удерживается вместе нитями ДНК. Затем к этой инфраструктуре добавляются экзоэлектрогенные бактерии вместе с богатой питательными веществами культуральной средой, чтобы поддерживать их жизнь.
Исследователи говорят, что рецепт может быть изменен, чтобы изменить некоторые свойства материала, в частности, путем изменения размера и последовательности нитей ДНК.
Команда обнаружила, что бактерии хорошо росли на материале, проникая глубоко в поры гидрогеля. Гидрогель также хорошо проводил электричество. Исследователи также разработали способ отключения батареи. Когда энергия больше не нужна, можно добавить фермент, который «разрезает» нити ДНК и разрушает материал.
Исследование было опубликовано в журнале Прикладные материалы и интерфейсы ACS .
источник: Американского химического общества
