微生物燃料电池（MFC）作为一种能够自组装、自修复、自我维持、环境友好的生物电源，具有相当高的生物兼容性和电化学稳定性，在柔性可穿戴电子器件（如生物传感器、智能手环）领域有着广阔的应用空间。纽约州立大学宾汉顿分校的Seokheun Choi教授课题组设计开发了新型可降解、高性能、低成本的纸基MFC，既可促进可穿戴电子设备的发展，又可减少电子垃圾保护环境。
研究人员首先对纸张基底进行化学处理，即通过旋涂法将可降解可导电的有机聚合物PAA或PPDD与纸张整合形成聚合物包覆的复合纸作为质子交换膜，包覆的聚合物薄膜可以有效地封住纸张的微孔隔绝空气，提升质子的传输收集效率。接着以该复合纸作为基底，经制模、丝网印刷、喷碳等工艺步骤分别在纸张的正、反面对柔性正、负极进行加工，并对纸张表面不同区域采用亲水化或疏水化处理的方法来定义正极区和负极区。电化学性能测试显示，采用PAA复合纸基底MFC和PPDD复合纸MFC最大功率都比较传统的蜡基底MFC高（其中PAA是2倍高，PPDD是3倍高），但都低于传统全氟磺酸膜MFC（其中PAA是全氟磺酸膜MFC最高功率的55%，PPDD是80%）。为了进一步改善电池性能，研究人员对基底的厚度进行了优化，发现当旋涂两层PAA的MFC性能是所有电池中最优的，电流密度达到26 μA/cm2，最大功率密度为4 μW/cm2。进一步测试了电池在水中的降解情况，结果显示电池在水中明显降解，并且无需任何特殊装置、条件或引入其他微生物，经过14天就基本降解完成，即不会产生电子垃圾，具有良好环保性。通过技术的经济评估发现，PAA或者PPDD的复合型纸基MFC表现出的功率成本比（2.2-3.3 µW/$），比全氟磺酸（0.17 µW/$）和蜡基MFC都高（1.1 µW/$），展现出更高的成本竞争力。
该项研究开发了新型的纸基微生物燃料电池，不仅具有优异的性能还展现出良好的环保性和低成本优势，为柔性电子器件的电池发展提供了新路径。相关研究成果发表在《Advanced Sustainable Systems》。
