近期，中國科學院深圳先進技術研究院的研究團隊在生物能源領域取得了突破性進展。該研究由鐘超、劉志遠以及深圳大學的王任衡共同合作完成，并在知名學術期刊《先進材料》上發(fā)表了他們的最新研究成果。
這項研究的核心在于，科學家們成功研發(fā)了一款直徑20毫米、高度3.2毫米的微型便攜式微生物燃料電池。這款電池不僅體積小巧，更融入了創(chuàng)新的生物電刺激裝置，通過精確調控神經元，實現了對生物電生理活動和血壓的有效管理，為疾病治療提供了全新的可能性。
微生物燃料電池，這一新型生物能源裝置，主要依賴于電活性微生物的代謝活動來產生電能。研究團隊受傳統(tǒng)鋰電池制造技術的啟發(fā)，采用了陰陽極分離的優(yōu)化設計，并結合3D打印技術，使得電池性能得到了顯著提升。他們以活體水凝膠作為陽極，含鐵氰化鉀的藻酸鹽水凝膠作為陰極，成功構建了一個高性能的微型生物電池系統(tǒng)。
這款微型生物電池的發(fā)電原理在于水凝膠內細菌的代謝活動。當細菌生長10小時后，電池能夠輸出450毫伏的電壓。更重要的是，該電池具備自充電能力，可完成多達10次的自充電-放電循環(huán)。在整個循環(huán)過程中，細菌保持了超過70%的高存活率，循環(huán)結束時存活率更是高達97%，這充分證明了細菌在電池內部依然保持著旺盛的生長和代謝活動。
研究團隊還進一步對生物電池的性能進行了測試，結果顯示其循環(huán)穩(wěn)定性出色，能量損失極低。與此同時，這款生物電池完全避免了傳統(tǒng)電池中鈷、鋰等稀缺金屬以及有毒電解質的使用，從而在環(huán)保方面展現出了顯著優(yōu)勢。
研究團隊還展示了3D打印活體水凝膠的過程，這一技術為電池的微型化和便攜化提供了關鍵支持。隨著技術的不斷進步，微生物電池有望為智能手表、心臟起搏器等低功耗設備提供電力支持，從而推動便攜式生物器件的發(fā)展。
這款生物電池在連續(xù)運行100小時后，細菌仍然保持了超過90%的高存活率，這進一步驗證了其穩(wěn)定性和可靠性。隨著研究的深入，微生物燃料電池有望在更多領域展現出其獨特的應用價值。
