Mikroskopické zariadenie, ktoré pretvára glukózu priamo na elektrinu: Glukózový palivový článok čerpá energiu z tela
Vedci z inštitútu MIT vytvorili sľubný koncept čipu, ktorý by mohol nahradiť batérie v implantátoch.
Glukóza je druh cukru, ktorý poháňa bunky v našom tele a získavame ju z každého jedla. Vedci z inštitútu MIT sa však zamysleli nad tým, či by mohla glukóza dodávať energiu aj medicínskym zariadeniam.
Ukázalo sa že áno, čo experti z MIT demonštrovali zariadením hrubým len 400 nanometrov, čo je približne stotina z priemeru ľudského vlasu. Ide o nový druh glukózového palivového článku schopného pretvoriť glukózu priamo na elektrickú energiu. Oproti ďalším podobným konceptom je toto zariadenie oveľa menšie.
Tento nový druh palivového článku dokáže vytvoriť približne 43 mikrowattov energie na meter štvorcový, čo je zatiaľ najvyššia energetická hustota, akú sa podarilo vytvoriť. Zariadenie je nielen výkonné, ale aj odolné. Podľa správy vedcov dokáže vydržať aj pri teplotách 600 stupňov Celzia. Ak sa takýto druh palivového článku podarí zapracovať do medicínskych implantátov, mohol by prežiť aj nevyhnutný proces sterilizácie prostredníctvom vysokých teplôt.
Zariadenie vyrobili z keramiky, materiálu udržiavajúceho svoje elektrochemické vlastnosti aj pri vysokých teplotách a miniatúrnom prevedení. Výskumníci predpokladajú, že ich zariadenie bude možné pretvoriť na tenké filmy, obaľujúce rôzne druhy elektronických implantátov. Takto obalený implantát by následne dokázal čerpať energiu z glukózy, ktorú počas dňa prijmeme.
„Glukóza sa nachádza všade v ľudskom tele. Myšlienkou nášho výskumu bolo využiť túto dostupnú energiu na napájanie medicínskych implantátov,“ vyjadril sa Philipp Simons z technologického inštitútu MIT.
Starší koncept v novom prevedení
Tím z MIT nie je prvý, kto s nápadom glukózového palivového článku prišiel. Prvotná myšlienka vznikla už v 60. rokoch minulého storočia, no vtedajšie koncepty sa zakladali na mäkkých polyméroch, ktoré čoskoro zatienili lítium-jódové batérie. Tie sa čoskoro stali štandardom pre medicínske implantáty. Batérie ale majú jednu nevýhodu a tou je limitovanie ich veľkostí. Batérie totižto možno zmenšiť len do určitej hranice, aby mohli stále v sebe uschovať energiu.
Neprehliadnite
Nový glukózový palivový článok vedci vyrobili prostredníctvom keramického materiálu s vysokou vodivosťou iónov. Tento materiál je zároveň biokompatibilný. Elektrolyt vyrobený z tohto keramického materiálu následne umiestnili medzi anódu a katódu z platiny. Ide o stabilný materiál reagujúci s glukózou. Následne vyrobili 150 palivových článkov tenkých 400 nanometrov a širokých 300 mikrometrov. Tie umiestnili na čip.
Pri pokusoch si všimli, že množstvo článkov vyprodukovalo napätie 80 milivoltov, čo je vzhľadom na ich veľkosť najvyššia energetická hustota, akú sa v prípade glukózových palivových článkov podarilo dosiahnuť.
Vedcom z technologického inštitútu MIT sa podarilo vydláždiť novú cestu k miniatúrnym zdrojom energie pre medicínske implantáty. Materiál použitý pri výrobe zariadenia je cenovo dostupný a nie je toxický pre ľudský organizmus.
Komentáre