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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte 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

Čína s Ruskom našli slabinu USA. Pentagon už vyvíja nezastaviteľnú zbraň s doletom až 3 700 km

Z 767-tisíc áut predali menej než 9-tisíc. Slávna americká automobilka po 21 rokoch končí v Číne

Američania oživili technológiu, ktorú mnohí odpísali. Na svete je nový vodíkový pohon pre spaľováky

Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana

Bezpečnostné fiasko Royal Navy. Nové vojenské drony sa bez vedomia Britov hlásili do Číny
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Plat 10 000 eur: Miliardár stojaci za Chelsea vstupuje do firmy z Košíc s tržbami 8,6 milióna eur
PREMIUM„Zavoláme uchádzačovi a telefón zdvihne mama.“ Odborníčka prezradila 3 najčastejšie chyby Gen Z pri pracovnom pohovore

Zvyk s telefónom ti potichu ničí nervy, odhalili vedci. Robí ho každý bez toho, aby o tom vedel

Revolúcia pre ľudské srdce: Lekári na Slovensku prvýkrát použili kardiostimulátor, ktorý nezanecháva žiadnu jazvu na hrudníku

5-tisíc eur mesačne pre „neplateného“ šéfa: SFZ prehovoril o skutočných odmenách Jána Kováčika
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana
- Fantasy udalosť leta sa skončila, ale chystá sa niečo oveľa lepšie. Toto všetko ešte príde
- Veľké finále sa odkladá. Netflix v tichosti presúva jeden zo svojich najdrahších seriálov
- Nové MG prichádza ako hybrid. Na elektrinu prejde 245 km a celkovo takmer 1 750 km
-
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Čína buduje obrovský „solárny múr“. Megaprojekt má zastaviť ekologickú pohromu
- Majiteľ Hyundaiu zvýšil dojazd svojho EV takmer o 150 km. Urobil pritom úplne triviálnu vec
- Taiwan ukázal zbrane pre „pekelnú zónu“. Čínu by zničil armádou 210 000 strojov
- Fantasy udalosť leta sa skončila, ale chystá sa niečo oveľa lepšie. Toto všetko ešte príde
-
- Čína buduje obrovský „solárny múr“. Megaprojekt má zastaviť ekologickú pohromu
- Slovensko čaká noc plná padajúcich hviezd. Takéto podmienky na Perseidy sa často neopakujú
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- OFICIÁLNE: Matrix dostane nový film, hlavná hviezda sa vyjadrila jasne
- Výsmech divákom. Netflix pridal do ponuky geniálne filmy, pozrie si ich málokto
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
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Plat 10 000 eur: Miliardár stojaci za Chelsea vstupuje do firmy z Košíc s tržbami 8,6 milióna eur
PREMIUM„Zavoláme uchádzačovi a telefón zdvihne mama.“ Odborníčka prezradila 3 najčastejšie chyby Gen Z pri pracovnom pohovore

Zvyk s telefónom ti potichu ničí nervy, odhalili vedci. Robí ho každý bez toho, aby o tom vedel

Revolúcia pre ľudské srdce: Lekári na Slovensku prvýkrát použili kardiostimulátor, ktorý nezanecháva žiadnu jazvu na hrudníku

