快科技4月7日消息，近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）钟超团队联合刘志远团队、深圳大学王任衡团队在《先进材料》上发表最新研究成果。
他们利用3D打印活体水凝胶技术，成功研制出直径20毫米、高度3.2毫米的微型便携式微生物燃料电池，创新性地整合了生物电刺激装置，通过刺激神经元实现了对电生理和血压的精准调节，在疾病治疗方面有较大应用潜力。
该研究推动了便携式生物器件的发展，拓展了活体能源材料的研究前沿。
微型便携式生物电池创制和生物电刺激应用示意图
据悉，生物电池也被称为微生物燃料电池，是一种利用电活性微生物的代谢活动来发电的新型生物能源装置。
通过微型化和便携化改造，微生物电池有望为智能手表、心脏起搏器等毫瓦级低功耗设备提供电力支持。
受传统锂电池制造技术启发，研究团队采用阴阳极分离的优化设计：以活体水凝胶作为“阳极”，含铁氰化钾的藻酸盐水凝胶作为“阴极”，通过3D打印技术制备出高性能电极结构，最终成功构建了直径仅20毫米、硬币大小的微型生物电池系统。
3D打印活体水凝胶
该电池的发电源于水凝胶内细菌的代谢活动，在细菌生长10小时后，生物电池能够达到450毫伏的电压。
该生物电池可以进行自充电，实现长达10次的自充电-放电循环。
生物电池的制备和性能表征
在整个循环中，细菌维持了超过70%的高存活率，在循环结束时存活率更是高达97%，这充分证明细菌在电池内部仍然保持着生长和代谢活动。生物电池的电压随着阴极中K₃[Fe(CN)₆]浓度的增加而升高。
同样，细菌在连续运行100小时后，也保持了超过90%的高存活率。
进一步的性能测试表明，生物电池具有出色的循环稳定性，能量损失极低，同时完全避免了传统电池中钴、锂等稀缺金属以及有毒电解质的使用，在环保方面具有显著优势。
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