С помощью простого струйного принтера специалисты Имперского колледжа Лондона и Кэмбриджского университета создали биофотогальванический элемент, напечатав его чернилами из бактерий на проводящей поверхности. Цианобактерия, в отличие от солнечного элемента, способна вырабатывать электричество и в темноте.
Биофотогальванический элемент содержит определенный вид цианобакерий или синезеленых водорослей, обладающих свойством фототрофии, то есть превращать свет в энергию. Однако, даже в темноте эти организмы продолжают вырабатывать энергию благодаря метаболизму и накопленным за день запасам. Так что когда эти организмы подключены к небиологическим электродам, они могут функционировать либо как «биологические солнечные панели» на свету, либо как «солнечные биобатареи» во тьме.
Основной трудностью при изготовлении биофотоэлементов является сейчас серийное производство. Новое исследование показывает возможность массовой печати бактерий при помощи струйного принтера, когда на поверхность наносятся и углеродные нанотрубки, и цианобактерии. Такой подход позволяет изготавливать фотоэлементы быстро, а их конструкция получается более компактной и точной.
Новые биофотогальванические элементы способны вырабатывать максимальную плотность тока в 3 — 4 раза выше, чем ячейки, изготовленные традиционными способами. Девять таких элементов могут питать цифровые часы или фотовспышку из светодиодных ламп. Также исследователи показали, что могут выдавать постоянную выходную мощность в течение 100 часов работы с перемежающимися циклами света и тьмы.
«Наше биофотогальваническое устройство разлагается под действием микроорганизмов и в будущем может служить экологически чистой альтернативой солнечных панелей и батарей, которые со временем станут удобрением в наших садах, — говорит Марин Сава, соавтор статьи, опубликованной в Nature Communications. — Дешевые, доступные, экологически чистые, биоразлагаемые батареи без тяжелых металлов и пластика — это то, что нужно нам и нашей окружающей среде, и то, чего еще нет. Наша работа показывает, что мы можем создать такое устройство».
В планах ученых — создать тонкие биофотогальванические панели, а также исследовать возможности применения своего изобретения в области медицинской диагностики и наблюдения за окружающей средой, пишет Phys.org.