Pin tạo năng lượng bằng vi khuẩn

1. Loại pin sinh học có thể gấp gọn lại này lưu trữ năng lượng được tạo ra bởi các hợp chất hữu cơ. Cụ thể trong trường hợp này, năng lượng được sản sinh ra bởi vi khuẩn thường sinh sống trong nước thải.

Thiết kế này có hình dáng tương tự một tờ giấy, là một lĩnh vực nghiên cứu mới có tên là “papertronics” - sự kết hợp của giấy và điện tử. Các nguyên vật liệu đơn giản cần thiết để sản xuất loại thiết bị này có thể dễ dàng tìm thấy ở các vùng sâu vùng xa trên toàn thế giới, do đó chúng có thể trở thành vật dự trữ hữu dụng ở những nơi mà điện lưới hoặc các loại pin thông thường không có sẵn.

Loại pin sinh học có thể gấp gọn lại này lưu trữ năng lượng được tạo ra bởi các hợp chất hữu cơ

“Gần đây papertronics đã nổi lên như một hiện tượng, được nhận định là một cách  đơn giản và chi phí thấp để cung cấp năng lượng cho các thiết bị cảm biến xét nghiệm tại chỗ”, kỹ sư Seokheun Sean Choi của Đại học Binghamton (Mỹ) cho biết.

Để chế tạo loại pin này, các nhà nghiên cứu trải một lớp bạc nitrat lên giấy sắc ký (loại giấy cấu tạo bằng sợi xenlulozo có các khoang rỗng, các khoang này sẽ có độ thấm dung môi khác nhau, nhờ đó có thể tách được các chất). Ở một đầu của tờ giấy, người ta bôi một lớp sáp mỏng để tạo cực dương của pin. Ở đầu còn lại, người ta sẽ tạo ra một khoang rỗng nhờ một loại polyme dẫn điện, sau khi được nhỏ vào một vài giọt chất lỏng chứa vi khuẩn sẽ đóng vai trò là cực âm.

Khi giấy được gấp lại để cực âm và cực dương tiếp xúc với nhau, vi khuẩn thực hiện quá trình trao đổi chất - còn gọi là hô hấp tế bào - sẽ tạo ra năng lượng cho pin.

2. Đây không phải lần đầu người ta thí nghiệm với loại pin có thiết kế độc đáo như vậy. Năm ngoái, một nhóm nghiên cứu từ Mỹ và Trung Quốc đã trình làng một loại pin lithium-ion theo phong cách origami của Nhật Bản, thậm chí có thể căng ra hoặc gấp lại tùy ý. Vài tháng sau, các nhà khoa học Thụy Điển đã phát minh ra một thứ tên là “power paper” (giấy điện) - một mảnh giấy được làm từ xenlulozo và polyme có khả năng lưu trữ năng lượng.

Chỉ mới tháng trước thôi, các nhà khoa học Anh đã công bố một loại pin có thiết kế được lấy cảm hứng từ ruột người. Loại pin lithium - lưu huỳnh này mô phỏng các lông nhung màng ruột, có khả năng ngăn chặn sự thất thoát nhiên liệu bằng cách “tóm” các mảnh lưu huỳnh bị vỡ ra khi sử dụng lâu.

Khi sử dụng loại pin giấy mới này, điện năng có thể cung cấp phụ thuộc vào lượng giấy bạn có và cách chúng được xếp chồng lên và gấp lại. Mỗi tờ giấy gồm rất nhiều các ô pin hình vuông nhỏ xếp thành hình lưới.

Trong các bài kiểm tra thử nghiệm loại pin này, người ta có thể tạo ra 31,51 micro watt và 125,53 micro ampe với 6 pin (3 pin ở trên chồng lên 3 pin dưới), 44,85 micro watt và 105,89 micro ampe với 9 pin (6 pin ở trên chồng lên 3 pin dưới).

3. Các nhà nghiên cứu cũng thừa nhận rằng, kết quả có thể thay đổi phụ thuộc vào một số điều kiện, ví dụ như khoảng cách giữa các lớp giấy, do vậy vẫn còn rất nhiều việc phải làm để có thể vượt lên những loại pin hiện nay. Còn bây giờ, có lẽ phải mất tới hàng triệu pin giấy mới có thể cung cấp năng lượng đủ cho một bóng đèn 40W, do đó loại pin này chưa phải là giải pháp cho các thiết bị điện tử trong một sớm một chiều được.
Song, với những ưu thế loại pin này sở hữu, người ta cho rằng nó vẫn đủ sức để dùng cho các thiết bị cảm biến sinh học đơn giản như đo độ glucozo ở bệnh nhân tiểu đường hay phát hiện ra mầm mống bệnh để can thiệp kịp thời ở những nơi chưa có điện.