15/04/2014 - CSIC-Forscher entwickeln Mikrofluid-Brennstoffzellen aus Papier

Menéame

Forscher Oberster Rat für wissenschaftliche Forschung (CSIC) Mikrofluid-Brennstoffzellen in Papier Diagnosegeräte wie Seitenstromstreifen, die z. B. bei Schwangerschafts- oder Glukosetests verwendet werden, ohne externe Batterien arbeiten zu können.

Die Verwendung von Seitenstromstreifen hat sich im Diagnosebereich aufgrund seiner geringen Kosten, Leichtigkeit, Portabilität und Fähigkeit, eine schnelle und leicht zu lesende Antwort zu bieten ausgedehnt. Manchmal benötigen diese Geräte einen Akku-Lesegerät, um das Ergebnis zu quantifizieren. Dies wird jedoch durch Brennstoffzellen vermieden, die vom Institut für Mikroelektronik in Barcelona in Zusammenarbeit mit dem Institut für Katalyse und Petroleochemie - beide vom CSIC - entwickelt wurden, da sie genügend elektrische Energie liefern können, um die optischen oder elektrochemischen Sensoren eines Tests zu füttern und die Ergebnisse ohne externe Energiequellen anzuzeigen.

Papier ist ein billiges, biologisch abbaubares, dünnes, flexibles Material und hat außerdem die Fähigkeit, Flüssigkeiten durch Kapillarität zu transportieren. Auf der Grundlage dieser Fähigkeit haben die Forscher Elemente in die Rolle aufgenommen, die sie beim Kontakt mit einer flüssigen Probe - Wasser im Falle der Studie - spielen, und so kommt es zu der Reaktion, die die Elektrizität für die Inbetriebnahme des Diagnosegeräts erzeugt.

Ein Fund mit mehreren Anwendungen

Bislang wurden die Tests mit Methanol als Brennstoff durchgeführt, doch die Forscher arbeiten bereits an der Optimierung der Geräte, damit sie Energie aus Molekülen liefern können, die in biologischen Flüssigkeiten vorhanden sind, wie Blutzucker oder Harnstoff im Urin.

Und die Anwendung dieser Entdeckung beschränkt sich nicht auf den biologischen Bereich, sondern kann auch auf andere Bereiche ausgedehnt werden, in denen Einweg-Teststreifen weit verbreitet sind, wie dies im Umweltsektor, im Tierarzt, in der Landwirtschaft und in der Sicherheit unter anderem der Fall ist.

Die Forschung geht weiter auf die Integration von Brennstoffzellen in die Bioelektronik. Auf diese Weise könnten alle erforderlichen Komponenten - Sensoren, Energiequelle, Elektronik, Bildschirm - in einem Rollen-to-Roll-Druckverfahren hergestellt werden, einer Technik, bei der Schichten von Isoliermaterialien und Leitern in flexiblen Substraten, die von einer Rolle zur anderen übergehen, abgelagert werden.

Ref.

J. P. Esquivel, F. J. Del Campo, J. L. Gomez de la Fuente S. Rot und N. Sabbat. Microfluidic fuel cells on paper: meeting the power needs of next generation side flow devices.Energy and Environmental Science. DOI: 10.1039/ C3EE44044C 

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CSIC

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