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。利用3D打印活体水凝胶技术，成功研制出一种直径仅20毫米、高度3.2毫米的微型便携式微生物燃料电池。
微生物燃料电池，也被称为生物电池，是一种极具潜力的新型生物能源装置。它利用电活性微生物的代谢活动来发电，这种“活体电池”具备超强的环境适应性和良好的生物相容性。在生理监测方面，它可以为可穿戴设备提供稳定的电力支持，实现对人体生理指标的实时监测；在植入式医疗设备供电领域，有望解决传统电池更换困难的问题，提高患者的生活质量；在解决可持续能源供应方面，微生物燃料电池可以利用各种有机废弃物进行发电，为偏远地区或特殊环境提供可靠的能源解决方案。此次研制的微型便携式微生物燃料电池，通过微型化和便携化改造，具有更广泛的应用前景。它有望为智能手表、心脏起搏器等毫瓦级低功耗设备提供电力支持。
该微型生物电池系统的制备过程充满了创新。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，构建出微型生物电池系统。其发电源于水凝胶内细菌的代谢活动，在细菌生长10小时后，可稳定输出450毫伏电压，并且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。
传统电池的使用存在寿命短、更换频繁等问题。而微生物燃料电池的自充电特性，可以有效解决这些问题。
从行业发展的角度来看，中国燃料电池行业正处于快速发展阶段。根据中国燃料电池装机量数据和燃料电池系统价格测算，2024年中国燃料电池市场规模超30亿元。
综合我国未来燃料电池行业的发展规划，预计我国燃料电池行业市场规模将不断攀升。2025 - 2030年，预计我国燃料电池行业将保持较高增速，到2030年市场规模或超110亿元。
此次微型便携式微生物燃料电池的研究成果，无疑为中国燃料电池行业的发展提供了新的思路和方向。它不仅拓展了微生物燃料电池的应用领域，也为实现燃料电池的微型化和便携化提供了技术支持。随着技术的不断进步和完善，相信这种微型微生物燃料电池将在未来的能源市场中发挥重要作用。
前瞻经济学人APP资讯组
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国燃料电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
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