Новые революционные аккумуляторы Fuelium – из бумаги и углерода

Новые технологии, возобновляемые источники энергии, мощные аккумуляторные батареи – это современные тренды развития цивилизации. Но дефицит материалов и проблемы утилизации стоят мощной преградой на пути инновационных технологий. Производство массово распространенных литий-ионных батарей сильно зависит от добычи кобальта, лития, никеля и других сырьевых ингредиентов. Рост цен и дефицит лития уже начали серьезно влиять на планы ускоренного развития многих отраслей промышленности.

Новые «бумажные» батареи Fuelium не требуют дефицитного лития для производства, не создают токсичных отходов и для утилизации не применяются сложные процессы. По результатам тестирования в Исследовательском парке Автономного университета Барселоны, аккумуляторы Fuelium «генерируют необходимое для каждого приложения количество энергии и не содержат тяжелые металлы, а также не вредны для здоровья людей».

Что уже реально могут обеспечивать «бумажные» аккумуляторы?

Если быть максимально точными в формулировках, то новые «бумажные» батареи Fuelium состоят из бумаги, углерода и добавок из нетоксичных металлов. На сегодняшний день аккумуляторы уже пригодны для различных применений с напряжением от одного до шести вольт и мощностью от одного до 100 милливатт. Да, конечно, для электромобилей мощности пока слишком малы. Такие батареи предназначены для разнообразных одноразовых электронных устройств, которые могут быть утилизированы без повторной переработки.

Первой реальной областью применения батарей Fuelium стала диагностическая медицина. Исследования показали, что «бумажные» батареи отлично подходят для питания диагностических приложений in vitro (IVD) и для тестов с образцами крови или ткани для обнаружения заболеваний. В современной медицине постоянно используются разнообразные регулярные одноразовые диагностические тесты и проблемы массовой закупки аккумуляторов и их последующей утилизации очень актуальны для большинства клиник.

Уже достигнутые показатели мощности батарей Fuelium достаточны для множества различных применений. Новые аккумуляторы экономически эффективны и могут быть легко интегрированы, благодаря совместимым нетоксичным материалам, в производственные процессы проведения быстрых диагностических тестов. По сути практически любой жидкий образец может активировать «бумажные» батареи и согласно результатам тестирования, эти аккумуляторы можно использовать и при лечении инфекционных заболеваний, и в ветеринарии, и во многих других областях.

Перспективы «бумажных» аккумуляторов.

Главные достижения новой технологии «бумажных» батарей можно сформулировать так:

• разработан технологический процесс, позволяющий создавать источники питания, используя бумагу в качестве основного материала для транспортировки жидкостей капиллярным способом;
• благодаря печатной электронике эти источники питания могут быть интегрированы с другими электронными компонентами, такими как датчики и экраны дисплеев;
• соединение источников питания, электронных компонент, датчиков и экранов позволяет производить разнообразные диагностические устройства с автономным питанием.

По результатам успешных исследований в Институте микроэлектроники в Барселоне был получен патент на новую технологию и в 2015 году Хуан Пабло Эскивель, Нойс Сабате и Серги Гассо основали фирму Fuelium. Как и все новые технологии, «бумажные» аккумуляторы с трудом пробиваются на высококонкурентный рынок диагностических тестов. Но несмотря на проблемы фирма успешно развивается: спустя два года с момента запуска основной коллектив вырос до пяти человек и Fuelium подписала первый коммерческий контракт.

Многие эксперты высоко оценивают достижения Fuelium. Эммануэль Деламарче (Emmanuel Delamarche), менеджер по высокоточной диагностике в IBM Research (Цюрих), согласен с тем, что портативные устройства стали «очень горячей областью», как с научной, так и с экономической точки зрения. Существует тенденция перехода от удаленных централизованных лабораторий к портативным диагностическим инструментам, которые обеспечивают быструю диагностику. «Восемьдесят процентов населения мира нуждается в такой технологии, потому что они не живут рядом с клинической лабораторией», – объясняет Деламарче.

Естественно, что исследовательский коллектив не останавливается на достигнутом и расширяет сферы применения «бумажных» батарей. Они уже работают над новой технологией с условным названием «power pad». Ведущий ученый Эскивель надеется создать первую полностью биоразлагаемую бумажную батарею. По его словам, это амбициозная игра за «крошечный, устойчивый и чистый» источник энергии.