Кровяные батареи

Аккумуляторы являются практически необходимыми устройствами, но создают целый ряд проблем. Со временем у них могут возникнуть проблемы с сохранением заряда. Некоторые вообще перестают работать. Другие перегреваются, протекают или даже взрываются. Они также жесткие и иногда громоздкие. Тогда как насчет того, чтобы вместо стандартного AA или литий-ионного аккумулятора использовать гибкую и невероятно тонкую батарею, которая могла бы питаться кровью или потом? Похоже на улучшение, не так ли?

Группа ученых из Политехнического института Ренсселера утверждает, что они создали именно такую ​​батарею, в которой используются электролиты, естественным образом содержащиеся в жидкостях организма. Результаты исследования, подробно изложенные в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 13 августа 2007 г., вызывают некоторое волнение как часть нового урожая «биобатарей» , которые работают из телесных жидкостей или других веществ. органические соединения. (Команда RPI утверждает, что они могут работать даже от слез или мочи.)

Аккумулятор не только тонкий, как бумага; по сути это бумага. По крайней мере, 90 процентов батареи изготовлено из целлюлозы, которая составляет традиционную бумагу и другие бумажные изделия [источник: RPI ]. Выровненные углеродные нанотрубки составляют остальные 10 процентов, придают бумаге ее проводящие свойства, а также делают ее черной. Нанотрубки впечатываются в саму ткань бумаги, создавая так называемую нанокомпозитную бумагу . Один из авторов статьи сказал, что батарея «выглядит, ощущается и весит так же, как бумага» [источник: RPI ].

Использование нанотехнологий, небольшой размер батареи, ее гибкость и пополнение источника электролита, то есть до тех пор, пока вы едите, делают ее идеальной для медицинских применений. При использовании батареи вдали от человеческого тела ученые пропитывали бумагу ионной жидкостью (соли в жидкой форме), которая обеспечивает электролиты.

Похожая на бумагу конструкция батареи обеспечивает значительную гибкость. Исследовательская группа RPI считает, что в будущем батарею можно будет печатать в виде длинных листов, которые затем можно будет разрезать на небольшие батареи нестандартной формы. В нанокомпозитной бумаге могут быть проделаны отверстия или она может быть разрезана на необычные формы и продолжать функционировать. Несколько листов можно было соединить вместе для питания медицинских имплантатов, таких как кардиостимуляторы, искусственные сердца или современные протезы. Аккумулятор легко помещается под кожу, не вызывая дискомфорта.

Поскольку используемая ионная жидкость не замерзает и не испаряется, как вода, аккумулятор можно использовать в широком диапазоне температур: от -100 градусов по Фаренгейту до 300 градусов по Фаренгейту. Его термостойкость и малый вес означают, что производители автомобилей и самолетов , которые требуют легких и прочных материалов, могут обратиться к нам.

Исследователи батареи утверждают, что их устройство уникально, потому что оно может действовать «и как батарея высокой энергии, и как мощный суперконденсатор» [источник: RPI ]. Суперконденсаторы обеспечивают большие и быстрые выбросы энергии, потенциально расширяя и без того широкий спектр приложений технологии.

Аккумулятор, который считается экологически безопасным из-за отсутствия в нем химикатов и высокого содержания целлюлозы, был анонсирован летом 2007 года, но могут пройти годы, прежде чем он будет готов сходить с конвейера в длинных листах. Исследовательская группа RPI говорит, что тем временем они пытаются повысить эффективность батареи и найти лучший метод производства.

­

­­

Над биологическими батареями работают не только исследователи Политехнического института Ренсселера. Многие другие корпорации, университеты и исследовательские фонды соревнуются в производстве жизнеспособных батарей , которые могут питаться от органических соединений, особенно человеческих жидкостей. Исследователи считают сахар и глюкозу крови человека потенциально ценными источниками энергии, поскольку они встречаются в природе, легкодоступны и не производят вредных выбросов.

В 2003 году японские исследователи из Исследовательской лаборатории нанотехнологий Panasonic объявили, что они работают над извлечением энергии из глюкозы в крови. В то время они использовали ферменты — частый компонент биобатарей из-за их каталитических свойств — для извлечения электронов из глюкозы. Два года спустя другая японская исследовательская группа, на этот раз из Университета Тохоку, объявила, что им удалось создать небольшой «биологический топливный элемент». Их ячейку можно использовать для питания небольших медицинских устройств, таких как имплантат для измерения уровня сахара в крови у диабетиков. Будущие версии такой технологии, как и нанокомпозитная бумага RPI, могут использоваться для питания искусственного сердца кровью, которая течет через него и вокруг него.

В августе 2005 года сингапурские ученые разработали батарею, которая использует в качестве топлива человеческую мочу. Несмотря на потенциально отталкивающий источник питания, аккумулятор имеет широкий спектр применений. Исследователи заявили, что их устройство было размером с кредитную карту и могло бы стать основой для недорогих одноразовых наборов для тестирования на заболевания. (Моча уже используется для обнаружения наркотиков и некоторых заболеваний.) Что делает устройство особенно полезным, так это то, что оно объединяет батарею и тестовое устройство в одном одноразовом чипе. Представьте себе одноразовый набор для домашнего тестирования на такие заболевания, как рак или гепатит. Один из исследователей, участвовавших в проекте, сказал, что аккумулятор можно также адаптировать для кратковременной зарядки других электронных устройств. Потерявшийся путешественник может использовать его для питаниясотовый телефон для короткого экстренного вызова.

Гигант электроники Sony объявил в августе 2007 года, что он также создал батарею, которая получает энергию из сахара. На одной из демонстраций была показана небольшая батарея, извлекающая энергию из раствора глюкозы. В другой демонстрации батарея потягивала спортивный напиток для мощности.

Если аккумуляторы, работающие от мочи или спортивных напитков, не были достаточно странными, южнокорейская исследовательская группа, возможно, создала одно из самых странных биоустройств в сентябре 2007 года. Эти ученые создали «крабоподобных микророботов», сделанных из настоящих живых организмов. ткань. Они создали крошечных роботов, извлекая ткани из сердец новорожденных крыс и выращивая их на миниатюрных скелетах в форме буквы «Е». Затем эти сердечные клетки «пульсировали» более 10 дней, позволяя роботам перемещаться на расстояние до 50 метров [источник: Primidi.com ]. При правильной доработке этих микророботов можно было бы использовать для устранения закупорки артерий.

Несмотря на то, что в области биобатарей было сделано много захватывающих объявлений, может пройти некоторое время, прежде чем мы увидим, как они заменят никель-кадмиевые, литий-ионные или несколько других типов традиционных батарей. Тем не менее, обсуждаемые здесь небольшие, гибкие, долговечные и экологически безопасные аккумуляторные технологии демонстрируют большие возможности, которые исследователи видят в биобатареях, особенно в области медицины. Имея это в виду, ученые, похоже, изучают все возможные варианты технологии биобатарей и топливных элементов: одна исследовательская группа даже разработала топливный элемент, работающий на джине и водке.

Для получения дополнительной информации о биобатареях и других связанных темах, включая некоторые из многих типов батарей, перейдите по ссылкам на следующей странице.

Статьи по Теме

Больше отличных ссылок

Источники