Его ингредиенты – витамин B2, водоросли для суши, вода, активированный уголь и пищевая добавка из каперсов. Исследования итальянских ученых в сфере съедобной электроники уже принесли им грант на €2 млн.
Группа исследователей из Итальянского технологического института (IIT) создала полностью съедобную и перезаряжаемую батарею, используя материалы, которые входят в наш повседневный рацион.
Съедобную батарею изобрела группа Марио Кайрони, Ph.D., координатора лаборатории печатной и молекулярной электроники Центра IIT в Милане. Доктор Кайрони сосредоточился на изучении электронных свойств пищи и ее побочных продуктов, чтобы объединить их со съедобными материалами и создать новые съедобные электронные материалы. В 2019 году доктор Кайрони выиграл грант консолидатора ERC в размере €2 млн для проекта ELFO, который исследует область съедобной электроники.
Пищевая электроника – недавно развивающаяся область, которая может оказать большое влияние на диагностику и лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта, мониторинг качества пищевых продуктов. Одной из самых интересных задач при разработке будущих пищевых электронных систем является создание пищевых источников энергии.
Исследовательская группа IIT черпала вдохновение в биохимических окислительно-восстановительных реакциях, которые происходят во всех живых существах, и разработала батарею, в которой в качестве анода используется рибофлавин (витамин B2, содержащийся, например, в миндале) и кверцетин (пищевая добавка и ингредиент, присутствующий, среди прочего, в каперсах) в качестве катода. Активированный уголь (распространенное безрецептурное лекарство) использовался для увеличения электропроводности, а электролит был на водной основе. Сепаратор, необходимый в каждой батарее, чтобы избежать короткого замыкания, был сделан из водорослей нори, которые содержатся в суши. Затем электроды были инкапсулированы в пчелиный воск, из которого выходят два контакта из пищевого золота (фольга, используемая кондитерами) на подложке из целлюлозы.
Аккумулятор работает при напряжении 0,65 В, достаточно низком, чтобы не вызывать проблем в организме человека при попадании внутрь. Он может обеспечить ток 48 мкА в течение 12 минут или несколько микроампер в течение более часа, что достаточно для питания небольших электронных устройств, таких как маломощные светодиоды, в течение ограниченного времени.
Этот пример полностью съедобной перезаряжаемой батареи, первого из когда-либо созданных, откроет двери для новых съедобных электронных приложений.
«В будущем потенциальные области применения варьируются от пищевых цепей и датчиков, которые могут контролировать состояние здоровья, до питания датчиков для мониторинга условий хранения пищевых продуктов. Более того, учитывая уровень безопасности этих батареек, их можно было бы использовать в детских игрушках, где высок риск проглатывания. Мы уже разрабатываем устройства с большей емкостью и меньшими габаритами. Эти разработки будут опробованы в будущем и для питания съедобных мягких роботов», отметил координатор исследований Марио Кайрони.
«Эта съедобная батарея также очень интересна для сообщества накопителей энергии. Создание более безопасных аккумуляторов без использования токсичных материалов является проблемой, с которой мы сталкиваемся, поскольку спрос на аккумуляторы стремительно растет. Хотя наши съедобные батареи не будут питать электромобили, они являются доказательством того, что батареи могут быть изготовлены из более безопасных материалов, чем современные литий-ионные. Мы верим, что они вдохновят других ученых на создание более безопасных батарей для действительно устойчивого будущего», добавил соавтор исследования Иван Илич.
