Съедобные аккумуляторы появились “в меню” итальянских ученых

Итальянские исследователи из Итальянского технологического института (IIT) создали съедобную перезаряжаемую батарею, изготовленную из материалов, обычно используемых в повседневном рационе. Батарейный элемент был описан в недавно опубликованной статье в журнале Advanced Materials и может найти применение в диагностике здоровья, мониторинге качества пищевых продуктов и даже в съедобной мягкой робототехнике.

Команда, возглавляемая координатором лаборатории печатной и молекулярной электроники Центра IIT в Милане Марио Кайрони, сосредоточилась на изучении электронных свойств пищевых продуктов и их побочных продуктов с целью создания новых съедобных электронных материалов. В 2019 году Caironi выиграла грант ERC consolidator в размере 2 миллионов евро для проекта ELFO, который исследует область съедобной электроники.

Пищевая электроника – это новая и развивающаяся область, которая может оказать значительное влияние на диагностику и лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также на мониторинг качества пищевых продуктов. Одной из наиболее важных задач при разработке будущих съедобных электронных систем является создание съедобных источников питания.

При разработке аккумулятора исследовательская группа черпала вдохновение из биохимических окислительно-восстановительных реакций, которые происходят в живых существах. В батарее в качестве анода используется рибофлавин (витамин В2), а в качестве катода – кверцетин (пищевая добавка и ингредиент). Команда использовала активированный уголь для увеличения электропроводности и электролит на водной основе. Сепаратор, предотвращающий короткое замыкание, был изготовлен из морских водорослей нори, которые обычно используются в суши. Электроды были заключены в пчелиный воск и имели два контакта из пищевого золота на подложке из целлюлозы.

Полностью съедобная аккумуляторная батарея работает при напряжении 0,65 В, достаточно низком, чтобы не создавать проблем при проглатывании, и может обеспечивать ток 48 мкА в течение 12 минут или несколько микроампер в течение часа, чего достаточно для питания в течение ограниченного времени небольших электронных устройств, таких как маломощные светодиоды.

Потенциальные области применения батареи варьируются от пищевых цепей и датчиков, которые могут контролировать состояние здоровья, до питания датчиков для контроля условий хранения продуктов. Кайрони отметил, что команда уже разрабатывает устройства с большей производительностью и уменьшением общих размеров для будущих испытаний в области питания съедобных мягких роботов.

По словам соавтора исследования Ивана Илича, хотя аккумулятор не будет питать электромобили, это исследование доказывает то, что аккумуляторы могут быть изготовлены из более безопасных материалов, чем современные литий-ионные аккумуляторы. Исследователи полагают, что их выводы вдохновят других ученых на создание более безопасных аккумуляторов для устойчивого будущего.