Technika i gadżety

Komórki paliwowe dla człowieka

• Technika i gadżety
• 2023 / 03 / 29

Nowe źródła energii wiele zmieniły w ostatnich kilku dekadach. Coraz więcej energii pozyskujemy z wiatru i słońca, co nie tylko chroni klimat, ale jest już dziś nawet tańsze niż spalanie wielu paliw kopalnych. Większość z nas nie odczuwa jednak tych korzyści na co dzień (chyba że ktoś ma zainstalowaną fotowoltaikę). Codziennie natomiast korzystamy z wynalazku akumulatora litowo-jonowego. Zasila on dziś wszystkie telefony komórkowe, laptopy, inne urządzenia mobilne, a także samochody elektryczne.

Bardzo wymierną korzyść może przynieść też wynalazek opracowany przez amerykańską uczelnię MIT oraz uczelnię niemiecką Technical University of Munich. Naukowcy skonstruowali wyjątkową komórkę paliwową, która zasilana jest... glukozą.

To substancja, którą pożywia się także nasz organizm. Jest jej w naszym ciele wystarczająco dużo, aby zasilić także miniaturową komórkę paliwową.

Generowana przez taką komórkę energia może zasilać elektroniczne urządzenia, które coraz częściej wszczepiane są człowiekowi. I zapewne będą wszczepiane jeszcze częściej, dzięki tej komórce. Bo nie chodzi tylko o wszczepianie rozrusznika serca, który dzisiaj wymaga wymiany baterii, co dla pacjenta oznacza kolejną operację. Zasilania wymagają czujniki monitorujące stan człowieka na coś chorującego, a także systemy dozowania lekarstw.

Ta miniaturowa płytka zawiera 30 komórek paliwowych zasilanych glukozą.

---

Być może w przyszłości nawet zdrowy człowiek będzie wyposażony w szereg czujników, które zaalarmują o niebezpieczeństwie. Jeżeli nie będą wymagały wymiany baterii, ich "instalacja" będzie jednorazowym zabiegiem.

Pomysł naukowców z MIT oraz TUM nie jest oczywiście nowy. Komórki paliwowe od dawna są już używane, instalowane są nawet jako źródło energii w samochodach. Pomysł korzystania w takich komórkach z glukozy też jest znany od dawna. Teraz udało się jednak pokonać pewne problemy, które czynią komórkę paliwową na tyle doskonałą, że będzie mogła być wykorzystana w ludzkim ciele.

W rewolucyjnej komórce anoda zanurzona jest w roztworze glukozy. Naukowcy podają, że do budowy anody zastosowano porowaty materiał platynowy. Dzięki temu, pełni on funkcję nie tylko elektrody, ale także katalizatora reakcji przemiany glukozy w kwas glukonowy, pozwalający generować energię (podobnie jak kwas siarkowy w każdym akumulatorze kwasowym).

Na rewolucję pozwoliło jednak przede wszystkim inne udoskonalenie. Zwykle jako elektrolit stosuje się jakiś rodzaj polimerów, które są niewątpliwym osiągnięciem nauki w dziedzinie materiałoznawstwa. Ale tu naukowcy poszli o krok dalej i zastosowali... ceramikę. Nie jest to jednak tradycyjna ceramika, którą wszyscy znamy, ale nowoczesny ceramiczny nanomateriał. Okazuje się, że w przeciwieństwie do polimerów, ceramiczny elektrolit nie ulega degradacji.

Urządzenie na fotografii wygląda dość prymitywnie, ale posłużyło do przetestowania pokazanej wyżej płytki i udowodnienia, że komórkę paliwową można zasilać glukozą.

---

Co więcej, materiał ten wytrzymuje bardzo wysokie temperatury, nawet 600 stopni Celsjusza (1111 stopni Fahrenheita). W przypadku stosowania miniaturowych komórek paliwowych do zasilania różnych implantów to bardzo ważne. Każdy wszczepiony element musi być bowiem poddany sterylizacji, która odbywa się m.in. przez podgrzewanie do wysokiej temperatury.

Niezwykle istotnym parametrem wszelkich urządzeń wszczepianych człowiekowi jest oczywiście rozmiar. I tu nowoczesne komórki paliwowe także są rewelacyjne. Mogą one być uformowone w kształcie niezwykle cienkiej warstwy, której grubość odpowiada jednej setnej grubości ludzkiego włosa.

Wynalazek nie jest jeszcze produktem komercyjnym, ale naukowcy są pełni optymizmu w sprawie jego przyszłości. Udzielili nawet zaskakującej odpowiedzi na prowokacyjne pytanie dziennikarzy, czy za pomocą nowego rodzaju komórki paliwowej będzie można kiedyś ładować na przykład telefony. Naukowcy zaznaczyli, że ich priorytetem jest stworzenie zasilania dla implantów. Ale stworzona przez nich technologia może zostać zastosowana do produkcji energii z biomasy.

Chętnie zadalibyśmy kolejne prowokacyjne, a przede wszystkim żartobliwe pytanie. Czy powróci moda na posiadanie przy każdym domu krowy? Bo mogłaby dawać nie tylko mleko, ale też służyć jako ładowarka samochodu elektrycznego. To oczywiście żart. A komórki paliwowe na glukozę to jak najbardziej poważny wynalazek.

W papierowym wydaniu gazety piszemy także o komórce paliwowej zasilanej... powietrzem.