wersja mobilna
Online: 726 Wtorek, 2017.10.24

Biznes

Oddychające biobaterie z Instytutu Chemii Fizycznej PAN

wtorek, 12 marca 2013 10:51

Polscy naukowcy skonstruowali biobaterię charakteryzującą się stosunkowo wysokim napięciem i dużą trwałością. Jej głównym elementem jest pobierająca tlen z powietrza katoda, zbudowana z enzymu, nanorurek węglowych i polikrzemianu. Urządzenie oddycha - działa z pełną wydajnością wtedy, gdy może pobierać tlen bezpośrednio z powietrza.

W Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie opracowano wydajną elektrodę do budowy bioogniw lub biobaterii tlenowo-cynkowych. Po umieszczeniu w ogniwie, nowa biokatoda przez wiele godzin wytwarza napięcie wyższe od otrzymywanego w dotychczasowych źródłach zasilania podobnej konstrukcji.

Zwykłe baterie i akumulatory nie nadają się do zasilania implantów w ludzkim ciele. Do ich budowy używane są silne zasady lub kwasy, które nie mogą dostać się do organizmu. Obudowa baterii musi więc gwarantować całkowitą szczelność. W skrajnych przypadkach obudowa zwykłej, tyle że zminiaturyzowanej baterii, musiałaby mieć masę nawet kilkadziesiąt razy większą od masy części aktywnej, wytwarzającej prąd. Bioogniwa paliwowe nie wymagają obudowy. Aby otrzymać prąd, wystarczy wprowadzić do organizmu same elektrody.

- Jednym z najpopularniejszych doświadczeń z elektrochemii jest zrobienie bateryjki z ziemniaka poprzez wetknięcie w niego odpowiednio dobranych elektrod. My robimy coś trochę podobnego, tyle że koncentrujemy się na bioogniwach i ulepszaniu katody. No i żeby całe przedsięwzięcie miało ręce i nogi, docelowo wolelibyśmy ziemniaka zastąpić... człowiekiem - mówi dr Martin Jönsson-Niedziółka.

W doświadczeniach grupa dr. Jönssona-Niedziółki wykorzystuje ogniwa tlenowo-cynkowe. Baterie zbudowane z ogniw tego typu były popularne zanim nastała era źródeł alkalicznych. - Obecnie w wielu laboratoriach prowadzi się badania nad bioogniwami glukozowo-tlenowymi. W najlepszym przypadku wytwarzają one prąd o napięciu 0,6-0,7 V. Bioogniwo cynkowo-tlenowe z naszą katodą może przez wiele godzin generować 1,75 V - mówi doktorantka Adrianna Złoczewska (na zdj. IChF PAN), której badania były finansowane w ramach programu MPD Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Głównym elementem biokatody opracowanej w IChF PAN jest enzym otoczony nanorurkami węglowymi i zamknięty w porowatej strukturze - matrycy polikrzemianowej osadzonej na membranie przepuszczającej tlen. Tak wykonana elektroda jest montowana we fragmencie ścianki małego pojemnika. Aby bioogniwo zadziałało, do wnętrza pojemnika wystarczy wlać elektrolit (tu: roztwór zawierający jony wodoru) i wsunąć w niego cynkową anodę. Pory w matrycy polikrzemianowej zapewniają dopływ tlenu z powietrza i jonów H+ z roztworu do centrów aktywnych enzymu, gdzie zachodzi redukcja tlenu. Nanorurki węglowe ułatwiają transport elektronów z powierzchni półprzepuszczalnej membrany.

Ogniwo z nową biokatodą może wytwarzać prąd o napięciu 1,6 V przez co najmniej półtora tygodnia. Z czasem wydajność ogniwa spada, prawdopodobnie wskutek stopniowej dezaktywacji enzymu na biokatodzie. W dotychczasowych eksperymentach cztery połączone szeregowo biobaterie, wyposażone w nową katodę, zasilały z powodzeniem dwudiodową lampkę.

Zanim oddychające biobaterie bazujące na konstrukcji opracowanej w Instytucie Chemii Fizycznej PAN zostaną upowszechnione, naukowcy muszą rozwiązać problem stosunkowo małej mocy, charakterystyczny dla wszystkich typów bioogniw.

źródło: Instytut Chemii Fizycznej PAN

 

World News 24h

poniedziałek, 23 października 2017 20:03

Leti is about to kick off a new European Horizon 2020 project called ModulED to develop innovative electric drivetrains for electric vehicles. Coordinated by Leti, the three-year, €7.2 million project includes the companies BRUSA Elektronik AG, Punch Powertrain NV, ZG GmbH, Siemens, Efficient Innovation; universities RTWH Aachen University, Chalmers University and Eindhoven University of Technology, and Leti’s sister institute, Liten. The project leverages Leti’s expertise in wide-bandgap semiconductors and Liten’s knowhow in magnetic materials and simulation. It brings together 10 European research institutes and key members of the automotive-industry value chain and universities.

więcej na: www.electronicsweekly.com