Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkumníci z z MITu a Technické univerzity v Mnichově navrhli ultratenký palivový článek, který vyrábí elektřinu z glukózy v krvi. Oproti známým bateriím fungujícím na stejném principu článek elektřinu neskladuje, takže může mít mnohem menší rozměry. Ani glukózové palivové články nejsou samy o sobě novinkou, jejich první návrhy se objevily už v 60. letech. Nový prototyp může ale nabídnout lepší parametry. S tloušťkou pouhých 400 nanometrů dokáže generovat asi 43 miliwattů na centimetr čtvereční; má jít o dosud nejvyšší hustotu výkonu u zařízení tohoto typu.
Hlavním zamýšleným cílem zařízení je pokrytí energetických potřeb různých implantátů nebo i minirobotů dodávajících na místo určení léky.
Výhodou zařízení má být i jeho odolnost při teplotách do 600 °C. Ta se totiž běžně používá pro vysokoteplotní sterilizaci implantátů, takže tímto způsobem může být palivový článek mnohem snáze integrován do dalších součástek (sestavení zařízení jako celek předem).
Starší glukózové palivové články byly založeny na měkkých polymerech a nakonec se neprosadily především v konkurenci s bateriemi typy lithium-jód, které dnes najdeme ve většině kardiostimulátorů. Nový článek má naproti tomu jako základ pro elektrolyt keramický materiál. Funkci zajišťují tři vrstvy: horní anoda, elektrolyt uprostřed a katoda dole. Anoda reaguje s glukózou v tělesných tekutinách a přeměňuje cukr na kyselinu glukonovou. Při této elektrochemické přeměně se uvolňuje dvojice protonů a dvojice elektronů. Elektrolyt odděluje protony od elektronů a vede protony palivovým článkem, kde reagují s kyslíkem za vzniku vody. Elektrony proudí do vnějšího obvodu, kde mohou být použity k napájení.
Keramický materiál, konkrétně cer, v roli elektrolytu je na rozdíl od dosud používaných polymerů tepelně odolnější (viz výše, hraje roli s ohledem na sterilizaci) i mechanicky stabilnější. Technologie lze škálovat (dále miniaturizovat) a integrovat do křemíkového čipu. Prototyp zařízení je složen z 20 článků vedle sebe. Cer, kov ze skupiny lanthanoidů, je netoxický/biokompatibilní, chemicky stabilní, mechanicky odolný a má vysokou iontovou vodivost. Jako elektrolyt se již používá ve vodíkových palivových článcích. Anoda a katoda nového články jsou z platiny a vodíkové palivové články představovaly inspiraci i v dalších ohledech.
Philipp Simons et al, A Ceramic‐Electrolyte Glucose Fuel Cell for Implantable Electronics, Advanced Materials (2022). DOI: 10.1002/adma.202109075
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / TechXplore.com
Poznámka PH: Samozřejmě u podobných biochemických strojů se přímo nabízejí i další možnosti než jen pohon samotného zařízení. Článek by mohl odstraňovat z krve přebytečnou glukózu/řídit její koncentraci. Ve futurističtější (a dekadentnější) verzi pak třeba i přeměňovat glukózu na alkohol…
Upír z Nosferatu přichází… 🙂
ale pro tohoto upira by asi leckdo nasel vyuziti 🙂
To bude žúžo, auto na cukrovou řepu…