Ha az élet citrommal kínál, készíts belőle akkumulátort

Egy új, környezetbarát akkumulátor hamarosan a következő generációs viselhető eszközök és orvosi implantátumok energiaforrásává válhat. A különlegessége az, hogy citromhoz hasonló savakból, zselatinból és lebomló fémekből készül, a rugalmas szerkezete pedig széles körben használhatóvá teszi.

A kanadai McGill Egyetem Trottier Fenntartható Mérnöki és Tervezési Intézetének kutatói kifejlesztettek egy rugalmas, környezetbarát akkumulátort, amely viselhető és beültethető eszközökben egyaránt használható. Az akkumulátor citromsavval vagy tejsavval és zselatinnal éri el a rugalmasságot.

Ha mindez nem lenne elég, mérgező anyagok használata nélkül képes kiváló teljesítményre, és csökkentheti az elektronikai hulladék mennyiségét.

„Rengeteg akkumulátort használunk a laborban a viselhető eszközökhöz, és ezek egy idő után tönkremennek, a kukában végzik. Ebben a projektben inkább azt kutattuk, tudunk-e olyasmit készíteni, ami lebomlik, nyúlik, és mégis jól működik” – mondta Sharmistha Bhadra kutatásvezető docens.

A citrom adta az ihletet

A hagyományos akkumulátorok elektródái gyakran nehézfémekből készülnek. A káros anyagokat magnéziummal és molibdénnel szokták helyettesíteni, hiszen ezeket gyakran használják lebomló akkumulátorokban, és könnyebben válnak semlegessé a környezetbe kerülve.

Korábbi vizsgálatok viszont kimutatták, hogy a magnéziumalapú lebomló akkumulátorok gyengébben teljesítenek, mint a hagyományosak. A probléma megoldására a tudósok két természetes savat – tejsavat és citromsavat – kevertek zselatinnal. Rájöttek, hogy bármelyik sav hozzáadása megoldja a problémát.

„A magnézium olyan réteget képez, amely megállítja az elektrolit és az elektróda reakcióját. Megtaláltuk a módját, hogy citrom- vagy tejsavval lebontsuk ezt a réteget, megnövelve az akkumulátor élettartamát és feszültségét” – magyarázta az akkumulátor fejlesztését és tesztelését vezető Junzhi Liu.

Annak érdekében, hogy az akkumulátor rugalmas legyen, mindkét savat zselatinba keverték, majd az akkumulátort kirigami mintára vágták, lehetővé téve az anyag törésmentes hajlását és nyúlását.

Bár a japán papírművészeti forma szerinti struktúrákat már használták rugalmas elektronikában, lebomló akkumulátoroknál még viszonylag újnak számítanak. A kutatók viszont azt találták, hogy ebben a kialakításban az akkumulátor akár 80 százalékkal is megnyúlik, anélkül, hogy a teljesítménye romlana.

Túl a sikeres teszteken, csökkenti au e-hulladékot az új akkumulátor

A csapat egy nyomásérzékelőben tesztelte az akkumulátort, hogy szimulálja a valós használatot. Azt tapasztalták, hogy eszközhöz csatlakoztatva kicsivel kevesebb energiát ad le, mint egy AA elem (1,3 volt, szemben az 1,5 volttal).

„Szerettük volna látni, hogy működtethetünk-e vele viselhető eszközt vagy szenzort. Junzhi ujjra húzható, érintésérzékeny eszközt készített, aminek ez az akkumulátor adja az energiát” – árulta el az egyetem közleményében Bhadra.

A docens megjegyezte: a kialakítás ideális orvosi implantátumokhoz, viselhető eszközökhöz és rugalmas IoT-eszközökhöz is.

A csapat most ipari partnereket keres a fejlesztés folytatásához. A következő lépések között szerepel a teljesítmény javítása, az akkumulátor miniatürizálása (beültethető használathoz), valamint a kialakítás integrálása lebomló áramkörökkel.

A címlapkép illusztráció. Forrás: Freepik