Njemački znanstvenici sa Sveučilišta Freiburg predvođeni profesorom Michaelom Mayerom usredotočili su se na baterije koje koriste razlike u koncentracijama soli, poznatije kao gradijente iona, za proizvodnju električne energije. Istovremeno su istraživali i održive metode proizvodnje navedenih gradijenata iona.
Jedna od velikih inspiracija za to njemačkom timu znanstvenika bile su električne ribe, koje koriste gradijente iona u svojim tijelima za stvaranje snažnog otpuštanja električne energije, odnosno kako bi elektrošokom odvratile druge predatore.
Štoviše, Mayerov tim je već ranije razvio umjetni električni organ inspiriran električnim jeguljama koji je proizvodio elektricitet iz gradijenta iona unutar nakupine hidrogela i čiji napon je prelazio 100 volti.
No struja tog izvora električne energije bila je preniska da bi napajala standardne elektroničke uređaje.
Za idući projekt njemački su znanstvenici za inspiraciju koristili jedinstvenu morfologiju atlantske drhtulje mrkulje, odnosno ljubičaste drthulje, kako se još ta riba naziva. Ta riba je ujedno i najmoćnija električna riba čiji električni pulsevi mogu premašiti i jedan kilovat snage.
Vođeni time razvili su hibridni materijal kojeg čini hidrogelom natopljen papir, kako bi se stvorili, organizirali i podesili tanki i površinom veliki slojevi gela s razlikama u koncentraciji soli te mogli spojiti serijski ili paralelno.
Rezultati njihovog istraživanja objavljeni su u znanstvenom časopisu Advanced Material i pokazali su da novi dizajn proizvodi 60 puta više električne energije od onog baziranog na električnoj jegulji. To je sad već dovoljno da se pomoću istog mogu napajati i standardni elektronički uređaji.
Istraživanje je pokazalo da je moguće napraviti biološki mehanizam za stvaranje značajne električne energije pomoći bezopasnih i mekanih materijala.
U drugoj studiji istog njemačkog tima istražen je razvoj održivog procesa koji bi se mogao koristiti za punjenje bioinspirirane baterije, na primjeru korištenja ugljičnog dioksida kojeg svatko od nas izdiše.
Ta je studija objavljena pak u znanstvenom časopisu Advanced Science te je otkrila sposobnost stvaranja gradijenta iona iz našeg izdaha, odnosno način kako da se pasivno puni izvor električne energije. Kao dokaz tog koncepta, njemački su znanstvenici razvili prototip uređaja koji prikuplja dovoljno energije iz gradijenta iona proizvedenih disanjem, da se istom mogu napajati manji elektronički uređaji, poput LED žaruljice.
Ovaj rad usredotočen je na korištenje metaboličkog otpada zajedno s proizvodnjom energije na bazi gradijenta iona, kako bi se razvio nosivi izvor energije koji bi se na taj način mogao beskonačno puniti. Ovo je korak bliže bateriji koju nikad ne treba stavljati u punjač i koji se puni pasivno, oslanjajući se na transport iona, a ne kemijske reakcije, pojašnjava profesor Mayer.
Integracija tehnologije u žive organizme zahtjeva nekakav oblik izvora električne energije koji je biokompatibilan, fleksibilan i koji može energiju crpiti iz samog biološkog sustava. Jedna od najočitijih aplikacija bili bi samopuneći izvori električne energije za implantate poput pacemakera, senzora, pumpica za doziranje lijekova ili proteza.
Osim toga, proizvodnja električne energije na taj način eliminirala bi potrebu za kirurškim zahvatima zamjene baterije i slično.
Izvor: Nano Magazine
