Ultratanki gorivni članci proizvode električnu energiju iz glukoze u ljudskom tijelu
Novi uređaji mogli bi se izraditi u obliku ultratankih premaza i omotati oko implantata kako bi pasivno napajali elektroniku, koristeći tjelesne zalihe glukoze
Glukoza je gorivo koje pokreće svaku stanicu u našem tijelu. No, to nije sve; inženjeri MIT-a i Tehničkog sveučilišta u Münchenu vjeruju da glukoza može pokretati i medicinske implantate pa su dizajnirali novu vrstu glukoznih gorivnih članaka koji glukozu pretvaraju izravno u električnu energiju.
Keramička jezgra
Uređaj, opisan u časopisu Advanced Materials, tanak je samo 400 nanometara, odnosno stoti dio širine ljudske kose. Slatki izvor energije generira oko 43 mikrovata električne energije po kvadratnom centimetru. Otporan je i sposoban izdržati temperature do 600 Celzijevih stupnjeva. Visoka tolerancija na toplinu omogućila bi gorivoj ćeliji stabilnost u procesu sterilizacije pri visokim temperaturama.
Jezgra novog uređaja izrađena je od keramike, materijala koji zadržava svoja elektrokemijska svojstva čak i pri visokim temperaturama i u minijaturnim mjerilima. Istraživači predviđaju da bi se novi uređaj mogao napraviti u obliku ultratankog premaza i omotati oko implantata kako bi pasivno napajao elektroniku, koristeći tjelesne zalihe glukoze.
Umjesto baterija, koje mogu zauzeti 90 posto volumena implantata, mogli biste napraviti uređaj s tankim slojem i dobiti izvor energije bez volumetrijskog otiska.
Neiskorišten potencijal
Ovo nije prvi gorivni članak s glukozom; njihov potencijal uočen je još šezdesetih godina prošlog stoljeća. No, glukozni gorivni članci u to su se vrijeme temeljili na mekim polimerima i brzo su zasjenjeni litij-jodnim baterijama, koje su postale standardni izvor energije za medicinske implantate, ponajprije pacemakere. Nažalost, baterije su ograničene svojoj veličinom.
S druge strane gorivni članci izravno pretvaraju energiju umjesto da je pohranjuju u uređaj tako da vam ne treba sav taj volumen potreban za pohranu energije u bateriji.
Prednosti cerija
Kako bi poboljšali njihov dizajn, istraživači su elektrolit izradili od cerija, keramičkog materijala koji posjeduje visoku ionsku vodljivost, mehanički je robustan i kao takav se široko koristi kao elektrolit u vodikovim gorivnim člancima. Uz to je i biokompatibilan i siguran.
Elektrolit su stavili u sendvič s anodom i katodom od platine, stabilnog materijala koji lako reagira s glukozom. Napravili su 150 pojedinačnih glukoznih gorivnih članaka na čipu. Pokazalo se kako mnogi članci proizvode vršni napon od oko 80 milivolti. S obzirom na malu veličinu svakog članka, to je dosad najveća gustoća snage postignuta bilo kojim dizajnom gorivnih članaka s glukozom.
Istraživači su tako otvorili novi put do minijaturnih izvora energije za implantirane senzore. Keramika koja se koristi je netoksična, jeftina i inertna na uvjete u tijelu i sterilizacije prije implantacije, kažu istraživači.
