Ľudské telo produkuje elektrinu zadarmo. Vedci vyvinuli technológiu, ktorá ju premení na energiu
Japonskí inžinieri predstavili riešenie, ktoré môže zásadne zmeniť podobu nositeľnej elektroniky. Tím z Tokyo University of Science navrhol zariadenie, ktoré premieňa pot priamo na elektrickú energiu.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneKľúčom je vodná enzýmová farba, vďaka ktorej sa dajú kompletné biopalivové články tlačiť jedným výrobným krokom. Technológia tak sľubuje cestu k zdravotným náplastiam bez batérie, ktoré by bolo možné vyrábať vo veľkom a za nižšie náklady.
Za vývojom stojí docent Isao Shitanda, ktorý ukázal, že jediná špeciálne navrhnutá farba s obsahom enzýmov dokáže vytvoriť obe elektródy energetického článku naraz. Ide o výrazné zjednodušenie doterajšieho postupu, ktorý bol krehký, viacstupňový a náchylný na chyby. Na tému upozornil Earth.
Tlač energie v jednom kroku
Na tenkom papierovom substráte vznikajú tlačené vrstvy, ktoré tvoria dvojicu elektród schopných odoberať elektrinu priamo z chemických látok prítomných v pote. V rámci tohto papierového systému sa podarilo demonštrovať, že enzýmami napustená farba dokáže naraz vytvoriť anódu aj katódu palivového článku.
Namiesto samostatného nanášania enzýmov a ich postupného sušenia nová formulácia enzýmy uzamkne priamo do vytlačenej štruktúry. Zachováva sa ich biologická aktivita a zároveň sa udržiava stabilný elektrický výkon. Takéto zjednotenie výroby znižuje rozdiely medzi jednotlivými kusmi a pripravuje pôdu pre ďalší krok, ktorým je prechod z laboratórnych prototypov k odolným nositeľným senzorom.
Doterajšie miniatúrne senzory potu sa síce dajú pohodlne umiestniť na kožu, no ich hrúbku a objem stále určuje gombíková batéria. Tá musí uchovávať energiu, byť chránená pred vlhkosťou a vydržať ohýbanie. Výsledkom sú tuhšie konštrukcie a vyššie náklady.
Pri jednorazových zdravotných náplastiach navyše batérie predstavujú ekologickú záťaž aj komplikácie pri likvidácii. Ak sa batéria odstráni, zariadenie musí energiu získavať priamo na mieste. Zdroj energie preto musí byť jednoducho tlačiteľný a kompatibilný s masovou výrobou.
Elektrina z telesnej chémie
Namiesto skladovania energie tieto tlačené články využívajú chemické látky, ktoré telo prirodzene vylučuje potom. Ide o takzvané enzymatické biopalivové články, malé zariadenia premieňajúce telové chemikálie na elektrinu pomocou enzýmov ako katalyzátorov.
V jednom článku enzým odoberá elektróny z laktátu a elektrický obvod ich následne presúva ku kyslíku na opačnej strane. Práve kyslíková elektróda, teda katóda, bola dlhodobo problematická z hľadiska stabilnej a opakovateľnej tlače. Enzýmy na tejto strane sú mimoriadne citlivé a ťažko sa stabilizujú. Nový prístup však umožnil začleniť enzým pracujúci s kyslíkom do rovnakej tlačiteľnej zmesi, čím sa aj katóda vytvorí jedným krokom.

Zmes obsahuje pórovitý uhlíkový prášok, ktorý drží enzýmy, vodný spojovací materiál a zahusťovadlo zabezpečujúce stabilitu počas tlače cez sieťku. Keďže farba nevyužíva agresívne rozpúšťadlá, enzýmy si po vytlačení zachovávajú vyššiu aktivitu, čo je pre nositeľný zdroj energie zásadné.
Laboratórne testy ukázali, že takto vytlačené elektródy poskytujú silnejší prúd a dlhšie si udržujú aktivitu v porovnaní so staršími metódami založenými na kvapkovom nanášaní. Článok napájaný laktátom dosiahol špičkový výkon približne 1 065 mikrowattu na štvorcový palec, čo zodpovedá asi 165 mikrowattom na štvorcový centimeter, a napätie 0,63 voltu bez záťaže. Skladovanie pri teplote 5 stupňov Celzia vo vákuu sa ukázalo ako najvhodnejšie na zachovanie aktivity enzýmov, čo naznačuje reálnu cestu pre logistiku a trvanlivosť produktu.
Od športu po zdravotnú starostlivosť
Hladina laktátu v pote sa počas fyzickej aktivity rýchlo mení a môže dosahovať hodnoty približne od jedného do 25 milimolov na liter. Nový tlačený článok je navrhnutý tak, aby pracoval práve v tomto rozsahu a premieňal vyššiu koncentráciu laktátu na viac elektrónov a vyšší výkon. Hoci vzťah medzi laktátom v pote a v krvi je komplexný a vyžaduje dôkladné klinické overenie, potenciál je zrejmý.
Tréneri a športovci dlhodobo hľadajú spôsob, ako získať spätnú väzbu o záťaži bez invazívneho odberu krvi. Samonapájacia náplasť by mohla premieňať chemický signál na elektrinu aj dátový výstup v reálnom čase. V ošetrovateľstve a starostlivosti o seniorov by kontinuálne sledovanie mohlo včas upozorniť na dehydratáciu, infekciu alebo tepelný stres.

„Potrebujeme priniesť na trh enzýmovú farbu, ktorú možno tlačiť rovnomerne a ktorá je vhodná pre masovú výrobu,“ uviedol Shitanda.
Aj napriek zlepšeniam zostáva výkon relatívne nízky, čo znamená, že všetky súčasti náplasti musia s energiou hospodáriť maximálne efektívne. Skutočné komerčné produkty budú vyžadovať dlhodobé testovanie pri nosení, spoľahlivé bezdrôtové pripojenie a dôkaz, že merania zostávajú relevantné naprieč rôznymi používateľmi a podmienkami.
Ak sa však podarí tieto výzvy prekonať, pot ako zdroj energie už nemusí byť len zaujímavým laboratórnym experimentom, ale základom novej generácie inteligentných, batérií zbavených nositeľných zariadení.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Najúspešnejší film Marvelu sa vrátil na Slovensko. Jedna vec vyložene zarazí

Číňania stavajú 339-metrové jadrové monštrum. Má prekonať najväčšiu lietadlovú loď USA

Na Slovensku dnes štartuje najdrahší seriál sveta. Minulý rok vôbec nepresvedčil

Armáda Slovenska dostane desivú zbraň. Za minútu vypáli 20 projektilov

Vedci vytiahli z jadrového z odpadu jeden z najvzácnejších prvkov sveta. Dosiahli čistotu až 99,93 %
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Pokuta až 150-tisíc eur za platbu v hotovosti. Slovákov môže dostať do problémov aj 500 eur mesačne

Pravidlo 50/70: Psychológ varuje pred chybou, ktorou odrádzaš ľudí od rozhovoru

Slováci míňajú peniaze na detox pečene. Hepatológ vysvetľuje, čo funguje a čo je zbytočné

Slováci uvidia Žatevný mesiac a Saturn: Na dnešné „vesmírne divadlo“ upozorňuje aj NASA

Vláda schválila masívne zlacnenie vlakov o polovicu. Minister Ráž odhalil aj plány pre lacnejšiu MHD a autobusy
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Nie fotovoltika. Týchto 8 zariadení môže mať lepšiu návratnosť než panely na streche
- Konkurent Netflixu v októbri chystá veľké veci. Príde Stallone aj pokračovanie svetového hitu
- Oficiálny predpredaj: Volkswagen ponúka 5-metrové kupé s 5C nabíjaním pod 27 000 €
- EÚ chce vytvoriť „vojenský Schengen“. Slovensko má v krajine hanebnú prekážku, ktorá zbrzdí tanky spojencov
- Sedem rokov čakania sa skončilo. Revolučný kamión Tesly ide do výroby, dorazí aj do Európy
-
- Nie fotovoltika. Týchto 8 zariadení môže mať lepšiu návratnosť než panely na streche
- Zaklínač sa vracia. Stačilo 11 sekúnd a fanúšikovia už hovoria o sklamaní
- Netflix do ponuky pridal novú českú komédiu. Iba nedávno bola v kinách
- Konkurent Netflixu v októbri chystá veľké veci. Príde Stallone aj pokračovanie svetového hitu
- Najväčšia prekážka padla. Netflix dostane super konkurenta, na divákov čaká veľká zmena
-
- V sobotu na Slovensku štartuje najdrahší seriál sveta. Diváci ho už raz odmietli
- 13 rokov sme čakali na túto správu. Filmová legenda dostane pokračovanie, vráti sa aj Brad Pitt
- Veľmoc chystá jadrový prevrat. Po Európe rozmiestni 10 reaktorov takmer s výkonom Mochoviec
- Nie fotovoltika. Týchto 8 zariadení môže mať lepšiu návratnosť než panely na streche
- Netflix a Tarantino spojili sily. Takto vyzerá novinka za 200 miliónov (VIDEO)
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Pokuta až 150-tisíc eur za platbu v hotovosti. Slovákov môže dostať do problémov aj 500 eur mesačne

Pravidlo 50/70: Psychológ varuje pred chybou, ktorou odrádzaš ľudí od rozhovoru

Slováci míňajú peniaze na detox pečene. Hepatológ vysvetľuje, čo funguje a čo je zbytočné

Slováci uvidia Žatevný mesiac a Saturn: Na dnešné „vesmírne divadlo“ upozorňuje aj NASA

