Поляки разработали дышащие биоаккумуляторы

Ученые из Института физической химии Польской академии наук разработали новый тип источника электроэнергии. Элемент питания с относительно высоким напряжением и длительным сроком службы представляет...

Ученые из Института физической химии Польской академии наук разработали новый тип источника электроэнергии. Элемент питания с относительно высоким напряжением и длительным сроком службы представляет собой "дышащий" катод на основе ферментов, углеродных нанотрубок и силикатов.

Новый аккумулятор может найти применение прежде всего для питания различных имплантатов, например кардиостимуляторов или контактных линз с автоматическим изменением фокусного расстояния или проектором, транслирующим картинку прямо на сетчатку глаза. Обычные аккумуляторы для этих целей не годятся, поскольку имеют в своем составе сильные кислоты и другие активные вещества, опасные для здоровья.

Польские ученые решили разработать биоаккумулятор, который не нужно заряжать: достаточно поместить электроды в тело, и они начнут вырабатывать электричество. Биоаккумуляторы известны давно: наверняка все помнят школьный эксперимент с картофелем, который вырабатывал электричество при подключении электродов. К сожалению, большинство экспериментальных биоаккумуляторов выдают низкое напряжение в 0,6-0,7 вольт. Однако польским исследователям удалось создать биоаккумулятор, который в течение многих часов выдает гораздо большее напряжение: 1,75 вольт. Этого уже достаточно для питания многих имплантатов и перспективных нейроинтерфейсов.

Основным компонентом нового биоаккумулятора является катод из ферментов, которые окружены углеродными нанотрубками и заключены в пористую структуру на основе силикатной матрицы. Для того, чтобы аккумулятор заработал, достаточно залить в устройство электролит, например раствор с ионами водорода. Поры в силикатной матрице позволяют кислороду из воздуха и ионам водорода поступать в активный ферментный сердечник катода, где происходит восстановление кислорода. При этом углеродные нанотрубки облегчают перенос электронов.

В ходе экспериментов новый источник энергии выдавал напряжение 1,6 вольт в течение как минимум 1,5 недель. Со временем эффективность устройства уменьшается, вероятно из-за постепенной деградации фермента на биокатоде. Разработчики полагают, что срок службы нового биоаккумулятора можно продлить даже при существующих технологиях.