Znajdź zawartość

Envia Systems wyprodukowała najtańsze - w przeliczeniu na ilość przechowywanej energii - ogniwo dla samochodów elektrycznych. Dzięki niemu można będzie znacząco zwiększyć zasięg niedrogich pojazdów. Envia poinformowała, że gęstość energetyczna urządzenia wynosi 400 watogodzin na kilogram, a gotowe akumulatory zostaną wycenione na 125 USD za kilowatogodzinę pojemności. To z kolei oznacza, że samochód elektryczny za 20 000 dolarów będzie miał zasięg około 480 kilometrów na pojedynczym ładowaniu. W tym przemyśle gęstość energetyczna akumulatorów rośnie średnio o 5% rocznie. My ją podwoiliśmy, jednocześnie obniżając o połowę cenę, co pozwoli nam na wprowadzenie tych akumulatorów na masowy rynek pojazdów o zasięgu 300 mil - powiedział szef Envii, AtulKapadia. Nowe ogniwo zbudowane jest z krzemowo-węglowego nanokompozytu, który posłużył do stworzenia anody oraz z katody HCMR (High Capacity Manganese Rich). Udoskonalono także sam elektrolit. Wymiary urządzenia to 97x190x10 milimetrów, waga wynosi 365 gramów, a pojemność 46 Ah. O tym jak wiele osiągnęła Envia może świadczyć fakt, że najbliższym konkurentem jej urządzenia jest ogniowo firmy Panasonic montowane w samochodach Tesla Model S, którego gęstość wynosi 245 Wh/kg. Obecnie ogniwa Envii przechodzą niezależne testy w ośrodku marynarki wojennej. Na rynek mają trafić w 2015 roku.

Dwa lata temu japońsko-amerykański zespół w składzie Osamu Shimomura oraz Martin Chalfie i Roger Y. Tsien otrzymał Nagrodę Nobla za badania nad zielonym białkiem fluorescencyjnym (ang. green fluorescent protein, GFP) ze stułbiopława Aequorea victoria. Jako znacznik znalazło ono szereg zastosowań w monitorowaniu procesów biologicznych, ostatnio zaś szwedzki zespół stwierdził, że można je wykorzystać w mikroogniwach na biopaliwa. Zackary Chiragwandi z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers w Göteborgu i jego zespół sporządzili pulpę z tysięcy stułbiopławów i wyekstrahowali żądane białko. Gdy umieści się jego kroplę na elektrodzie glinowej, a następnie wystawi się ją na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego, zaczyna płynąć prąd, którym można zasilać nanourządzenia. W żywym organizmie nie trzeba sztucznie indukować świecenia za pomocą UV, fluorescencja zachodzi bowiem na drodze dostarczenia energii przez fotoproteinę włączaną kationami wapnia. Naukowiec stworzył też wersję bioogniwa z enzymami ze świetlików oraz jamochłonów morskich Renilla reniformis. W obu przypadkach tzw. chemiluminescencja jest skutkiem reakcji katalizowanej przez lucyferazę. Takie ogniowo jest samowystarczalne i nie trzeba się już przejmować koniecznością zapewnienia zewnętrznego źródła światła. W ramach innego studium opracowano metodę pozyskiwania sztucznego GFP dzięki bakteriom. Oznacza to, że stułbiopławy czeka lepsza przyszłość, ponieważ nie padną już ofiarą naukowców poszukujących źródła cennego białka. W nanokrystalicznym ogniwie słonecznym Grätzla, które naśladuje zachodzącą w roślinach fotosyntezę, wykorzystuje się dwutlenek tytanu. Jest on jednak dość drogim składnikiem i nie da się ukryć, że ogniwo z GFP stanowiłoby atrakcyjniejszą ekonomicznie opcję. Chiragwandi sądzi, że bioogniwa będą zasilać nanourządzenia medyczne, służące np. do obrazowania i leczenia nowotworów. Technologia Szwedów zostanie dopracowana i udostępniona w ciągu 1-2 lat.

Cenione przez akwarystów za szybki wzrost, glony z rodziny gałęzatek (Cladophora) są śmiertelnym zagrożeniem dla ekosystemów. Te podwodne chwasty mogą jednak już niedługo przydać się do... produkcji nowych, bardziej przyjaznych dla środowiska baterii. Zmianę nastawienia wobec gałęzatek zawdzięczamy badaczom z uniwersytetu w szwedzkiej Uppsali. Dzięki wysiłkom pracującego na tej uczelni doktoranta Gustava Nyströma okazało się, że wyjątkowa forma celulozy, występująca wyłącznie u badanych glonów, stanowi doskonałą powierzchnią do tworzenia elektrod dla nowej generacji baterii. Swoją przydatność celuloza wyizolowana z gałęzatek zawdzięcza niezwykle wysokiemu stosunkowi powierzchni zewnętrznej do objętości. Pokrycie tego materiału warstwą przewodnika pozwoliło w związku z tym na stworzenie elektrody o ogromnej powierzchni wymiany ładunków z roztworem elektrolitu stanowiącego zasadniczą część baterii, czyli nośnik energii elektrycznej. Dzięki opłaszczeniu tej struktury [mowa o celulozie - red.] cienką warstwą przewodzącego prąc polimeru udało nam się stworzyć baterię, która waży tyle co nic, lecz posiada rekordowy czas ładowania oraz pojemność wśród baterii celulozowo-polimerowych, opisuje Nyström. O niezwykłej strukturze składnika wyizolowanego z glonów wiadomo było od dość dawna, lecz jej potencjalne zastosowania ograniczały się do wykorzystania w produkcji zagęstników do żywności i leków. Bateria stworzona przez szwedzkiego badacza osiąga pojemność rzędu 50 mAh na każdy gram wagi i traci zaledwie 6% pojemności po 100 cyklach ładowania i rozładowania. Pierwszy z parametrów nie jest być może powalający, lecz koszt produkcji baterii celulozowo-polipirolowych jest stosunkowo mały, a ich dodatkową zaletą jest niska uciążliwość dla środowiska. Szczegółowy opis prototypu opublikowało czasopismo Nano Letters.

Co się stanie, gdy ze sobą połączymy dwa przewodniki i powleczemy je warstwą leku? Stworzymy w ten sposób miniaturową "baterię", która będzie stopniowo uwalniała swoją leczniczą zawartość. O odkryciu poinformowano podczas konferencji Medical Bionics w australijskim Melbourne. "Inteligentny" implant został zaprojektowany w oparciu o stenty - miniaturowe rurki o ażurowych ściankach, wszczepiane najczęściej do wnętrza naczyń krwionośnych. Ich zadaniem jest podtrzymywanie uszkodzonego naczynia i zapobieganie jego zapadaniu. Niektóre z nich są wykonane ze stopów magnezu, dzięki czemu są stopniowo utleniane i wypłukiwane pod wpływem przepływającej krwi. Zespół z australijskiego Uniwersytetu Wollongong poprowadzony przez Gordona Wallace'a postanowił rozwinąć ten wynalazek i wykorzystać go do nowego celu. Oprócz magnezu wykorzystano w nim przewodzący prąd polimer, który pokryto następnie warstwą leku przeciwzapalnego. Wstępne badania nad urządzeniem przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych. Rolę krwi spełniał płyn zawierający elektrolity, czyli substancje rozpadające się w roztworach wodnych na jony. Pod ich wpływem stent zamieniał się w miniogniwo elektryczne, którego anodę stanowiła magnezowa siatka, zaś rolę katody spełniało tworzywo sztuczne. Wraz z "rozładowywaniem się" ogniwa dochodziło do zmiany ładunków elektrycznych na powierzchni implantu, co pozwalało na stopniowe uwalnianie leku. Intensywność procesu była ściśle zależna od stężenia jonów w roztworze, co pozwala przypuszczać, że implant powinien podobnie reagować na różną szybkość przepływu oraz skład krwi w jego najbliższym otoczeniu. Aby dodatkowo ułatwić regulowanie tempa uwalniania leku zastosowano kolejną warstwę tworzywa sztucznego, tym razem posiadającego zdolność stopniowej biodegradacji. Pomysł Australijczyków, choć prosty, może się okazać bardzo przydatny. Autorzy oceniają, że może on posłużyć np. do wzbogacania stosowanych obecnie implantów, takich jak np. protezy stawów. Choć są one wykonywane ze stosunkowo pasywnego chemicznie tytanu, one także mogłyby, zdaniem Wallace'a, posłużyć jako matryca przechowująca zapas leku. Niestety, na razie nie wiadomo, czy i kiedy technologia ta zostanie dopuszczona do zastosowania w medycynie.