Batteries en papier : les bio-batteries de demain ? …

Voilà qui réduirait considérablement les déchets, si ce genre de batterie pouvait être produite à grande échelle. Les recherches continuent pour leur donner  l’autonomie nécessaire à une utilisation fiable. Partagez ! Volti

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Auteur  Thomas Boisson pour TrustMyScience relayé et enrichi par Aphadolie

Plusieurs batteries ultrafines en papier existent déjà sur le marché, mais leur puissance est généralement faible et leur production difficile. Crédits : PBC Tech

À l’université de Birmingham, les professeurs Seokheun “Sean” Choi et Omowunmi Sadik, respectivement du département d’Ingénierie électrique et du département de chimie, ont mis au point une batterie constituée de papier et de biopolymères ; une telle technologie est donc appelée « bio-batterie ». En outre, cette batterie a la particularité d’être alimentée par des bactéries.

« Le papier possède des avantages uniques comme matériau pour les biocapteurs. », explique Choi. « C’est abordable, facilement disponible, flexible et présente une grande surface. Cependant, des capteurs sophistiqués requièrent une source d’alimentation. Les batteries commerciales sont trop chères et produisent trop de déchets, et ne peuvent être intégrées à des structures papier. La meilleure solution reste donc une bio-batterie en papier ».

Les scientifiques ont déjà développé des biocapteurs en papier pour diagnostiquer facilement certaines maladies ainsi que des contaminants environnementaux. La plupart de ces dispositifs reposent sur un changement de couleurs, mais ils ne sont généralement pas très précis. Pour améliorer leur précision, les biocapteurs nécessitent une source d’alimentation.

L’objectif de Choi et ses collègues était de développer une batterie papier abordable alimentée par des bactéries et facilement intégrable à ces biocapteurs à usage unique.

Schéma d’une batterie en papier ordinaire. La couche de papier est entourée de plusieurs autres couches de polymères afin d’assurer la conduction des électrons. Crédits : EiProcus

Les chercheurs ont donc imprimé de très fines couches de métaux et autres polymères sur une surface papier. Ils ont ensuite placé des exoélectrogènes lyophilisées sur le papier.

Les exoélectrogènes sont des bactéries pouvant transférer des électrons de part et d’autre de leur membrane. Les électrons, générés lorsque la bactérie produit de l’énergie pour elle-même, sont transférés à l’extérieur de la membrane et peuvent ainsi entrer en contact avec des électrodes alimentant la batterie.

Pour activer la batterie, les scientifiques ont ajouté un petit peu d’eau sur les bactéries qui ont repris vie et, en quelques minutes, ont produit assez d’électrons pour alimenter une diode lumineuse et une calculatrice.

Un aspect également important du dispositif est sa biodégradabilité. Les chercheurs ont utilisé deux polymères structurels spécifiques, un polymère PAA (poly(amic acid)) et un polymère PPDD (poly(pyromellitic dianhydride-p-phenylenediamine)). Une fois plongée dans l’eau, la batterie s’est biodégradée en quelques heures.

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Liens complémentaires

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adsu.201800041

https://trustmyscience.com/batteries-en-papier-les-bio-batteries-de-demain/

https://www.forbes.com/sites/robertglatter/2018/08/20/paper-and-bacteria-the-nextgen-battery/#621be8683100

https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2018/august/paper-battery-powered-by-bacteria.html

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