(Phys.org)—Onderzoekers hebben een eenvoudige inkjetprinter gebruikt om een ​​"bio-inkt" van cyanobacteriën op een geleidend oppervlak te printen, het creëren van een biofotovoltaïsche cel. In tegenstelling tot conventionele fotovoltaïsche cellen die alleen werken bij blootstelling aan licht, de cyanobacteriën kunnen zowel in het donker als in reactie op licht een elektrische stroom opwekken. De onderzoekers verwachten dat de cel kan dienen als een milieuvriendelijke voeding voor apparaten met een laag vermogen zoals biosensoren, en kan zelfs worden opgeschaald om een ​​bio-energiebehang af te drukken.

De wetenschappers, aan het Imperial College London en de Universiteit van Cambridge, hebben een artikel gepubliceerd over de nieuwe biofotovoltaïsche cel in een recent nummer van Natuurcommunicatie .

"Ons biofotovoltaïsche apparaat is biologisch afbreekbaar en zou in de toekomst kunnen dienen als een wegwerpzonnepaneel en batterij die kan ontbinden in onze compost of tuinen, " vertelde co-auteur Marin Sawa aan de University of Arts London en Imperial College London: Phys.org . "Goedkoop, toegankelijk, milieuvriendelijk, biologisch afbreekbare batterijen zonder zware metalen en kunststoffen - dit is wat wij en onze omgeving echt nodig hebben, maar nog niet hebben, en ons werk heeft aangetoond dat het mogelijk is om dat te hebben."

In het algemeen, biofotovoltaïsche cellen bevatten een soort cyanobacteriën of algen die fototroof zijn, wat betekent dat het licht omzet in energie. Echter, zelfs in het donker blijven deze organismen energie opwekken door hun interne opslagreserves te metaboliseren. Dus als de organismen zijn aangesloten op een niet-biologische elektrode, ze kunnen functioneren als een "bio-zonnepaneel" wanneer ze worden blootgesteld aan licht of een "bio-zonnebatterij" in het donker.

Momenteel is een van de grootste uitdagingen voor biofotovoltaïsche cellen de productie ervan op grote schaal. Typisch, de organismen worden afgezet op een elektrodeoppervlak vanuit een omvangrijk vloeistofreservoir. In de nieuwe studie de onderzoekers toonden aan dat inkjetprinten kan worden gebruikt om zowel het oppervlak van de koolstofnanobuiselektrode als de cyanobacteriën erop te printen, terwijl de bacteriën volledig levensvatbaar blijven. Met deze aanpak kunnen de cellen niet alleen snel worden gefabriceerd, maar de opstelling is ook compacter en zorgt voor meer precisie in het celontwerp.

Met deze voordelen, de met inkjet bedrukte biofotovoltaïsche cellen kunnen een maximale stroomdichtheid genereren die 3-4 keer hoger is dan cellen die met conventionele methoden zijn vervaardigd. Laten zien, de onderzoekers toonden aan dat negen verbonden cellen een digitale klok kunnen voeden of lichtflitsen van een LED kunnen genereren, ter illustratie van het vermogen om korte bursts van relatief hoog vermogen te produceren. De onderzoekers toonden ook aan dat de cellen een continu vermogen kunnen genereren in de loop van een periode van 100 uur, bestaande uit lichte en donkere cycli.

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om dunne-film biofotovoltaïsche (BPV) panelen te ontwikkelen en ook mogelijke toepassingen te onderzoeken als geïntegreerde voedingen op het gebied van point-of-care medische diagnostiek en milieumonitoring, die beide profiteren van wegwerp, milieuvriendelijke biosensoren. Een andere mogelijke toepassing is een bio-energiebehang.

"Het bio-energiebehang is een opgeschaalde toepassing van ons BPV-systeem, " zei Sawa. "Het behang zal op koolstof gebaseerde geleidende patronen hebben met elektronenproducerende cyanobacteriën. Het verandert een binnenoppervlak in een energieoogstmachine om toepassingen met een laag vermogen aan te sturen, zoals LED-verlichting en/of biosensoren, welke kan, bijvoorbeeld, de kwaliteit van de binnenlucht bewaken."

Ook verwachten de onderzoekers dat het vermogen van de cellen op verschillende manieren verbeterd kan worden, zoals door de geleidbaarheid van het circuit te verbeteren, celontwerp optimaliseren, en het gebruik van veerkrachtiger organismen.

© 2017 Fys.org