食用電子機器 – 科学者は、食品から作られた史上初の充電式バッテリーを開発しました

Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-イタリア工科大学) の研究チームは、日常の食事の一部として通常消費される材料から始めて、完全に食用で充電可能なバッテリーを作成しました。 概念実証のバッテリー セルは、Advanced Materials ジャーナルに掲載された論文で説明されています。 考えられるアプリケーションは、健康診断、食品品質の監視、食用ソフト ロボティクスです。 クレジット: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia

世界初の再充電可能な食用電池が Istituto Italiano di Tecnologia で作成されました。 この革新的な技術は、健康診断、食品の品質の監視、さらには食用のソフト ロボットの作成にも使用できます。

この研究は、イタリアのミラノにある IIT センターの印刷および分子エレクトロニクス研究所のコーディネーターである Mario Caironi が率いるチームによって実施されました。 カイロニは、食品とその副産物の電子特性の調査に専念しており、それらを食用材料と組み合わせて、新しい最先端の食用電子材料を作成することを目標としています。 彼の功績が認められて、Caironi は 2019 年に ELFO プロジェクトに対して 200 万ユーロの ERC コンソリデーター グラントを授与されました。

食用電子機器は、最近成長している分野であり、消化管疾患の診断と治療、および食品の品質監視に大きな影響を与える可能性があります。 将来の食用電子システムの開発における最も興味深い課題の 1 つは、食用電源を実現することです。

IIT の研究グループは、すべての生物で起こる生化学的レドックス反応から着想を得て、リボフラビン (アーモンドなどに含まれるビタミン B2) をアノードとして利用し、ケルセチン (ケッパーに含まれる栄養補助食品および成分) を利用するバッテリーを開発しました。とりわけ) 陰極として。 電解質は水ベースでしたが、活性炭（広く普及している市販薬）が電気伝導率を高めるために使用されました. 短絡を防ぐためにすべてのバッテリーに必要なセパレーターは、寿司に見られる種類の海苔から作られました。 次に、電極は蜜蝋でカプセル化され、そこからセルロース由来の支持体上の 2 つの食品グレードの金接点 (パティシエが使用する箔) が出てきます。

電池セルは0.65Vで動作し、摂取しても人体に問題が生じない低電圧です。 48 μA の電流を 12 分間、または数マイクロアンペアの電流を 1 時間以上供給できます。これは、限られた時間、低電力 LED などの小型電子デバイスに電力を供給するのに十分です。

この完全食用充電式電池の例は、これまでに作られた最初のものであり、新しい食用電子アプリケーションへの扉を開くでしょう。

「将来の潜在的な用途は、健康状態を監視できる食用回路やセンサーから、食品貯蔵状態を監視するためのセンサーへの給電にまで及びます。 さらに、これらの電池の安全性レベルを考えると、飲み込む危険性が高い子供のおもちゃに使用することができます。 実際、私たちはすでに、より大容量で全体のサイズを小さくするデバイスを開発しています。 これらの開発は、食用のソフト ロボットに電力を供給するためにも、将来的にテストされる予定です」と、研究コーディネーターのマリオ カイロニは指摘しました。

「この食用電池は、エネルギー貯蔵コミュニティにとっても非常に興味深いものです。 有毒物質を使用せずに、より安全なバッテリーを構築することは、バッテリーの需要が急増する中で私たちが直面している課題です。 私たちの食用電池は電気自動車に電力を供給しませんが、現在のリチウムイオン電池よりも安全な材料で電池を作ることができるという証拠です. 真に持続可能な未来のために、より安全なバッテリーを構築するよう他の科学者に刺激を与えると信じています」と、この研究の共著者である Ivan Ilic は付け加えました。

参照: Ivan K. Ilic、Valerio Galli、Leonardo Lamanna、Pietro Cataldi、Lea Pasquale、Valerio F. Annese、Athanassia Athanassiou、Mario Caironi による「食用充電式バッテリー」、2023 年 3 月 15 日、 先端材料.
DOI: 10.1002/adma.202211400

この研究は、欧州研究評議会によって資金提供されました。