Az energiát adó elemekkel kapcsolatban nem feltétlenül a környezetvédelem jut az ember eszébe, legalábbis amiatt, hogy ezek elektródái gyakran nehézfémekből készülnek, és ahogy a szemétbe kerülésük után lebomlanak, szennyezik a talajt és a közeli vízkészleteket.
A kutatók ezért könnyebben lebomló magnéziummal és molibdénnel helyettesítették ezeket a káros összetevőket. Korábbi tanulmányok azonban kimutatták, hogy a magnézium alapú biológiailag lebomló elemek/akkumulátorok teljesítménye alacsonyabb, mint a hagyományos akkumulátoroké.
A kanadai McGill Egyetem egyik kutatóintézetének (Trottier Institute for Sustainability in Engineering and Design, TISED) a szakemberei ezért mást utat kerestek. Az elektrolitot zselatinból készítették, amihez – a bevezetőben említett középiskolás kísérletből merítve az ötlet – természetes savakat, citromsavat vagy tejsavat adtak. Ez a savas közeg segít lebontani a magnézium‑elektródára rakódó réteget, ami korábban fékezte az akkumulátor működését. Összességében tehát az új vegyület javította az akkumulátor feszültségét és élettartamát.
De volt másféle innováció is. Miután a kutatók feloldották a savat a zselatin elektrolitban, a kirigami, azaz a papír háromdimenziós hajtogatásának és vágásának japán művészete által ihletett mintázat szerint vágták ki az energiaadót. Ez lehetővé tette, hogy az akár 80 százalékkal is megnyúljon az eredeti hosszához képest, miközben stabil feszültséget tartott fenn, azaz nem romlott az áramtermelés.
Az energiaadó egyedülálló nyújthatósága lehetővé teszi a használatát viselhető eszközökben és orvosi implantátumokban
Trottier Institute for Sustainability in Engineering and Design
A kutatók egy egyszerű nyomásérzékelős viselhető eszközön tesztelték a prototípust, és az 1 x 1 centiméteres elem gond nélkül ellátta árammal az eszközt. A kapocsfeszültsége ugyan csak 1,3 V volt, ami kicsit alacsonyabb, mint egy szabványos AA elemé (1,5 V), de azért elegendőnek bizonyult a kis fogyasztású eszközhöz. Miután lemerült, laboratóriumi körülmények között sós‑oldatban hagyták lebomlani: a zselatin‑elektrolit és a magnézium‑elektróda mintegy két hónap alatt teljesen lebomlott.
Bár még csak prototípusról van szó, az eredmények biztatók. A kutatók bebizonyították, hogy lehetséges egy valóban környezetbarát akkumulátort készíteni, amely segíthet csökkenteni az e-hulladékot, és alkalmazásokat találhat viselhető eszközökben és az orvosi implantátumokban, emellett rugalmas, dolgok internetéhez (IoT) kapcsolódó eszközöket is működtethet.
A kutatócsoport jelenleg ipari partnereket keres a fejlesztés folytatásához. A következő lépések közé tartozik a teljesítmény javítása, az akkumulátor miniatürizálása beültethető használatra, valamint a terv integrálása biológiailag lebomló áramkörökkel.
HVG
A kutatók ezért könnyebben lebomló magnéziummal és molibdénnel helyettesítették ezeket a káros összetevőket. Korábbi tanulmányok azonban kimutatták, hogy a magnézium alapú biológiailag lebomló elemek/akkumulátorok teljesítménye alacsonyabb, mint a hagyományos akkumulátoroké.
A kanadai McGill Egyetem egyik kutatóintézetének (Trottier Institute for Sustainability in Engineering and Design, TISED) a szakemberei ezért mást utat kerestek. Az elektrolitot zselatinból készítették, amihez – a bevezetőben említett középiskolás kísérletből merítve az ötlet – természetes savakat, citromsavat vagy tejsavat adtak. Ez a savas közeg segít lebontani a magnézium‑elektródára rakódó réteget, ami korábban fékezte az akkumulátor működését. Összességében tehát az új vegyület javította az akkumulátor feszültségét és élettartamát.
De volt másféle innováció is. Miután a kutatók feloldották a savat a zselatin elektrolitban, a kirigami, azaz a papír háromdimenziós hajtogatásának és vágásának japán művészete által ihletett mintázat szerint vágták ki az energiaadót. Ez lehetővé tette, hogy az akár 80 százalékkal is megnyúljon az eredeti hosszához képest, miközben stabil feszültséget tartott fenn, azaz nem romlott az áramtermelés.
Az energiaadó egyedülálló nyújthatósága lehetővé teszi a használatát viselhető eszközökben és orvosi implantátumokban
Trottier Institute for Sustainability in Engineering and Design
A kutatók egy egyszerű nyomásérzékelős viselhető eszközön tesztelték a prototípust, és az 1 x 1 centiméteres elem gond nélkül ellátta árammal az eszközt. A kapocsfeszültsége ugyan csak 1,3 V volt, ami kicsit alacsonyabb, mint egy szabványos AA elemé (1,5 V), de azért elegendőnek bizonyult a kis fogyasztású eszközhöz. Miután lemerült, laboratóriumi körülmények között sós‑oldatban hagyták lebomlani: a zselatin‑elektrolit és a magnézium‑elektróda mintegy két hónap alatt teljesen lebomlott.
Bár még csak prototípusról van szó, az eredmények biztatók. A kutatók bebizonyították, hogy lehetséges egy valóban környezetbarát akkumulátort készíteni, amely segíthet csökkenteni az e-hulladékot, és alkalmazásokat találhat viselhető eszközökben és az orvosi implantátumokban, emellett rugalmas, dolgok internetéhez (IoT) kapcsolódó eszközöket is működtethet.
A kutatócsoport jelenleg ipari partnereket keres a fejlesztés folytatásához. A következő lépések közé tartozik a teljesítmény javítása, az akkumulátor miniatürizálása beültethető használatra, valamint a terv integrálása biológiailag lebomló áramkörökkel.
HVG
