Vědci z Technické univerzity v Mnichově (TUM) a Massachusettského technologického institutu (MIT) vyvinuli glukózový palivový článek, který má tloušťku pouhých 400 nanometrů.
Tento glukózový palivový článek vyrábí elektřinu s využitím tělesného cukru jako zdroje energie pro léčivé implantáty.
„Místo baterie, která tvoří 90 procent objemu implantátu, lze naše zařízení implantovat jako tenkou vrstvu na křemíkový čip nebo možná v budoucnu i na povrch samotného implantátu,“ uvedla Jennifer Ruppová, profesorka chemie pevných elektrolytů na TUM.
Glukózový palivový článek se skládá z katody, anody a vrstvy elektrolytu. Glukóza z těla se přeměňuje na kyselinu glukonovou, která na anodě uvolňuje protony. Tyto protony jsou elektrolytem přenášeny palivovým článkem ke katodě, kde rekombinují se vzduchem za vzniku molekul vody. Elektrony procházejí vnějším elektrickým obvodem a napájejí elektronický přístroj.
„Použití glukózových palivových článků jako zdroje energie není nové, předchozí zařízení používala plastovou vrstvu elektrolytu. Vzhledem k tomu, že plastové materiály nejsou kompatibilní s běžnými výrobními postupy v polovodičovém průmyslu, je obtížné je aplikovat na nejmodernější křemíkové čipy v lékařských implantátech. K tomu jsou zapotřebí tvrdé materiály,“ řekl doktor Philipp Simons z MIT.
„Další nevýhodou elektrolytů na bázi plastu je, že polymery, z nichž se plast skládá, se někdy při sterilizaci implantátů poškodily.“
Vědci proto pro svůj nový palivový článek použili keramické elektrolyty. Keramiku bylo snadné miniaturizovat a integrovat na křemíkový čip a byla biologicky kompatibilní. Navíc odolává vysokým teplotám.
Vědci vytvořili 150 glukózových palivových článků na čipu. Články namontovali na křemíkové destičky, což naznačuje, že zařízení lze kombinovat s běžným polovodičovým materiálem. Poté nechali přes destičku protékat roztok glukózy.
Mnohé z článků generovaly špičkové napětí přibližně 80 milivoltů, což je dostatečné k napájení například senzorů a mnoha dalších elektronických zařízení pro implantáty. Vzhledem k miniaturním rozměrům každého článku se jedná o dosud nejvyšší hustotu výkonu u všech konstrukcí palivových článků na bázi glukózy.
„Je to poprvé, kdy se podařilo úspěšně přeměnit glukózu na elektřinu vedením protonů v elektrokeramických materiálech,“ řekla Ruppová.
Přihlaste se, komentujte články a ukládejte si ty nejzajímavější k pozdějšímu přečtení.
Přihlásit se přes náš web
Ještě nemáte účet? Staňte se členem.