Los investigadores han dado el siguiente paso en la evolución de la energía alimentada por bacterias.
Por primera vez, los investigadores conectaron nueve células biológicas solares bio solares en un panel bio solar. Luego, produjeron continuamente electricidad del panel y generaron la mayor potencia de cualquier célula bio solar solar a pequeña escala existente- 5.59 microwatts.
"Una vez que un panel bio-solar funcional esté disponible, podría convertirse en una fuente de energía permanente para suministrar energía a largo plazo para pequeños sistemas de telemetría inalámbricos, así como sensores inalámbricos utilizados en sitios remotos donde el reemplazo frecuente de la batería no es práctico", dijoSeokheun "Sean" Choi, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Thomas J. Watson de la Universidad de Binghamton, y coautor del artículo.
Choi es el autor correspondiente del artículo "Generación de bioenergía en un panel bio-solar microfluídico", que informó los hallazgos.
"Esta investigación también podría permitir una comprensión crucial de los procesos de transferencia de electrones extracelulares fotosintéticos en un grupo más pequeño de microorganismos con un excelente control sobre el microambiente, permitiendo así una plataforma versátil para estudios fundamentales de células bio-solares", dijo Choi.
Xuejian Wei, un estudiante graduado en el departamento, y Hankeun Lee '15, quien se graduará de Binghamton en mayo, también fueron autores del estudio.
La investigación actual es el último paso en el uso de las cianobacterias que se pueden encontrar en casi todos los hábitats terrestres y acuáticos del planeta como fuente de energía limpia y sostenible. El año pasado, el grupo tomó medidas para construir una mejor bio-célula solar al cambiar los materiales utilizados en los ánodos y cátodos terminales positivo y negativo de la célula y también creó un dispositivo en miniatura de una sola cámara basado en microfluidos para alojar las bacterias en lugar de las células bio-solares convencionales de doble cámara.
Sin embargo, esta vez el grupo conectó nueve células bio-solares idénticas en un patrón de 3x3 para hacer un panel bio-solar escalable y apilable. El panel generaba electricidad continuamente a partir de la fotosíntesis y las actividades respiratorias de la bacteria en 12 horas día-nocheciclos de más de 60 horas en total.
"El rendimiento de las células bio-solares ha mejorado significativamente al miniaturizar arquitecturas de dispositivos innovadores y conectar múltiples células en miniatura en un panel", dijo el informe. "Esto podría resultar en avances que trascienden las barreras en las células bio-solares que podrían facilitar una mayor potencia /generación de voltaje con autosostenibilidad, liberando la tecnología de células bio-solares de su restricción a entornos de investigación y traduciéndola a aplicaciones prácticas en el mundo real ".
Incluso con el avance, un panel solar "tradicional" típico en el techo de una casa residencial, compuesto por 60 celdas en una configuración de 6x10, genera aproximadamente 200 vatios de energía eléctrica en un momento dado. Las celdas de este estudio,en una configuración similar, generaría aproximadamente 0.00003726 vatios.
Por lo tanto, todavía no es eficiente, pero los hallazgos abren la puerta a futuras investigaciones de la bacteria misma.
"Es hora de avances que puedan maximizar las capacidades de generación de energía / eficiencia energética / sostenibilidad", dijo Choi. "Las vías metabólicas de las cianobacterias o las algas solo se entienden parcialmente, y su densidad de energía significativamente baja y baja eficiencia energética los haceninadecuado para aplicaciones prácticas. Existe la necesidad de investigación básica adicional para aclarar el metabolismo bacteriano y el potencial de producción de energía para aplicaciones bio-solares ".
El Laboratorio de Nanofabricación de la Universidad de Binghamton proporcionó las instalaciones de fabricación para el trabajo, mientras que la Fundación de Investigación Universitaria Programa de Subvenciones para Colaboraciones Interdisciplinarias ICG / Áreas de Excelencia Transdisciplinarias proporcionó los fondos.
Los hallazgos están actualmente disponibles en línea y se publicarán en forma impresa en la edición de junio de la revista Sensores y actuadores B: Químico .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Binghamton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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