фото: Istituto Italiano di Tecnologia, Италия
Ученые разработали полностью съедобную и перезаряжаемую батарею из материалов, которые мы ежедневно потребляем в нашем рационе. Экспериментальный элемент батареи был описан в журнале Advanced Materials. С помощью такой технологии можно создать новые съедобные электронные материалы для использования в диагностике здоровья, мониторинге качества пищевых продуктов и даже в робототехнике.
Исследование было выполнено группой Марио Кайрони, координатором лаборатории печатной и молекулярной электроники Центра ИИТ в Милане (Италия). Кайрони сосредоточился на изучении электронных свойств пищи и ее побочных продуктов, чтобы объединить их со съедобными материалами и создать новые съедобные электронные материалы.
Это недавно начавшая развиваться область, которая может оказать большое влияние на диагностику и лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также на мониторинг качества пищевых продуктов. Одной из самых интересных задач при разработке будущих пищевых электронных систем является создание пищевых источников энергии.
Исследовательская группа IIT черпала вдохновение в биохимических окислительно-восстановительных реакциях, которые происходят во всех живых существах. Они использовали рибофлавин (витамин B2, содержащийся, например, в миндале) и кверцетин (пищевая добавка и ингредиент, присутствующий, например, в каперсах) в качестве анода и катода.
Активированный уголь использовался для увеличения электропроводности , а электролит был создан на водной основе. Сепаратор, необходимый в каждой батарее, чтобы избежать короткого замыкания, был сделан из водорослей нори, которые содержатся в суши. Затем электроды были помещены в пчелиный воск, из которого выходят два контакта из пищевого золота (фольга, используемая кондитерами) на подложке из целлюлозы.
Батарея работает при напряжении 0,65 В, достаточно низком напряжении, чтобы вызывать проблем в организме человека при попадании внутрь. Он может обеспечить ток 48 мкА в течение 12 минут или несколько микроампер в течение более часа, что достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как маломощные светодиоды, в течение ограниченного времени.
«Эта съедобная батарея также очень интересна для сообщества накопителей энергии. Создание более безопасных батарей без использования токсичных материалов является проблемой, с которой мы сталкиваемся, поскольку спрос на батареи стремительно растет. Хотя наши съедобные батареи не будут питать электромобили, они являются доказательством того, что батареи могут быть изготовлены из более безопасных материалов, чем нынешние литий-ионные батареи. Мы считаем, что они вдохновят других ученых на создание более безопасных батарей для действительно устойчивого будущего», — говорит один из авторов исследования.
Это инновационный подход к созданию батарей, который может привести к развитию новых съедобных электронных систем и продуктов, имеющих большое значение для будущих медицинских и промышленных приложений.
