Биогибридная батарея собирает энергию от электрических бактерий

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) создали «биогибридную» систему, построенную вокруг гидрогеля, который может поддерживать жизнь бактерий, эффективно собирая их энергию.

Бактерии в основе этой системы известны как экзоэлектрогены. Это семейство микробов может производить электроны и вытеснять их через внешнюю мембрану клетки. Если суметь поймать эти электроны, экзоэлектрогенные бактерии могут существенно помочь в создании живых батарей.

Но в этом деле есть тонкость, которую не принимали во внимание предыдущие попытки. Необходимы проводящие материалы, чтобы шунтировать электроны к электроду, но большинство из них не очень подходят для бактерий. С другой стороны, те материалы, которые более подходят бактериям, не слишком эффективные проводники.

Для нового исследования ученые разработали собственный материал, совместивший лучшее из обоих миров. Он начинается с гидрогеля, изготовленного из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема, которые проводят электричество. Это все держится вместе нитями ДНК. Затем добавляются экзоэлектрогенные бактерии вместе с питательной средой для поддержания их жизнедеятельности.

Команда обнаружила, что бактерии хорошо росли на материале, проникая глубоко в поры гидрогеля. Гидрогель также хорошо справился с проведением электричества. Исследователи также создали способ выключить батарею. Когда электроэнергия больше не нужна, можно добавить фермент, который разрезает нити ДНК и вызывает разрушение материала.

По словам исследователей, рецепт может быть изменен, чтобы смены некоторых свойств материала, в частности, путем изменения размера и последовательности нитей ДНК.

Исследование было опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.