Urządzenia ubieralne zasilane ludzkim potem?

Chociaż elektronika ubieralna i różnego rodzaju biosensory są idealnymi narzędziami do monitorowania zdrowia, stosunkowo krótki czas pracy na bateriach oznacza, że trudno je wygodnie używać. Zespół japońskich naukowców twierdzi, że udało się im opracować i przetestować nadający się do noszenia zestaw ogniw biopaliwowych, który generuje energię elektryczną z mleczanu zawartego w ludzkim pocie. Wyniki opublikowano w czasopiśmie "Journal of Power Sources".

Nadające się do noszenia biosensory mogą zrewolucjonizować opiekę zdrowotną, dostarczając lekarzom danych o pacjencie w czasie rzeczywistym, umożliwiając im śledzenie ważnych wskaźników zdrowotnych. Chociaż naukowcy opracowali wiele elastycznych materiałów na elektrody i elastyczne obwody stosowane w urządzeniach noszonych na ciele, opracowanie innowacyjnych metod zasilania tych urządzeń pozostaje wyzwaniem.

Ponieważ klasyczne baterie stosowane zazwyczaj w zegarkach na rękę są zbyt grube dla najmniejszych urządzeń, naukowcy zmagają się z nowym sposobem zasilania biosensorów. Uczeni z TUS postawił kuszące i nieco nieprzyjemne pytanie: co jeśli ludzki pot mógłby być odpowiednim źródłem energii? 

Zespół uczonych z Tokyo University of Science w Japonii, prowadzony przez docenta Isao Shitandę, zaprezentował nowatorski projekt układu ogniw biopaliwowych, który wykorzystuje mleczan - substancję chemiczną zawartą w pocie - do generowania energii elektrycznej wystarczającej do zasilania biosensora oraz urządzeń komunikacji bezprzewodowej przez krótki czas.

Układ ogniw biopaliwowych wygląda trochę jak bandaż i może być łatwo noszony na ramieniu lub przedramieniu. Wykonany jest z wodoodpornego papierowego podłoża, na którym równolegle ułożone są ogniwa biopaliwowe. Każde z tych ogniw zawiera enzymy w elektrodach, które wytwarzają prąd elektryczny podczas reakcji z mleczanem.

Warstwy papieru są używane do zbierania potu użytkownika i transportowania go do ogniw poprzez efekt kapilarny - ten sam, który prowadzi do przenikania wody przez papier, gdy styka się z mokrą powierzchnią.

- W przeprowadzonych eksperymentach, nasze papierowe ogniwa biopaliwowe mogły wygenerować napięcie 3,66 V i moc wyjściową 4,3 mW. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, moc ta jest znacznie wyższa niż w przypadku wcześniej opisanych biopaliw mleczanowych - wyjaśnił dr Shitanda.

Nie jest to pierwsze ogniwo biopaliwowe oparte na mleczanie - naukowcy ze szkoły Electrical and Computer Engineering Uniwersytetu Binghamton opracowali w 2017 r. prototyp rozciągliwej baterii, która przetwarza ludzki pot na energię elektryczną.

Nowy model wyróżnia się w porównaniu z poprzednimi ogniwami biopaliwowymi opartymi na mleczanie, ponieważ ich porowata konstrukcja atramentu węglowego może być wytwarzana za pomocą sitodruku, co oznacza, że może być opłacalna do produkcji masowej.