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Cella a combustibile ultrasottile genera elettricità dal glucosio del corpo

Sfruttare il glucosio presente nel corpo permetterà di creare impianti medici interni che non hanno bisogno di batterie per funzionare.

Gianluca Ricciodi Gianluca Riccio
in Energia, Medicina, Tecnologia
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Celle a combustibile al glucosio

Chip di silicio con 30 microcelle a combustibile di glucosio individuali (i piccoli quadrati d'argento all'interno di ogni rettangolo grigio). Crediti immagine: Kent Dayton

14 Maggio 2022
⚪ Si legge in 3 minuti
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Il glucosio è più di uno zucchero che si ottiene dai cibi che consumiamo: è l’energia che fa funzionare ogni cellula del nostro corpo. E in futuro potrebbe alimentare anche i nostri impianti medici.

Gli ingegneri di MIT e Università Tecnica di Monaco ci scommettono. Hanno creato un nuovo tipo di cella a combustibile che converte il glucosio in elettricità senza trasformarlo prima in idrogeno. È spesso soli 400 nanometri, circa 1/100 dello spessore di un capello umano, e genera circa 43 microwatt di elettricità per centimetro quadrato: la densità di potenza più alta al momento.

Il nuovo dispositivo è anche robusto, può resistere a temperature fino a 600 gradi Celsius, ed impermeabile. In altri termini, può resistere anche al processo di sterilizzazione ad alta temperatura che tutti i dispositivi impiantabili richiedono se integrati in un impianto medico.

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Cella a glucosio
Schema di cella a combustibile a glucosio, chip e dispositivo individuale. 
a) Schema di una cella a combustibile di glucosio in ceramica basata su una membrana autoportante di un anodo Pt poroso/elettrolita CeO 
2 /catodo Pt denso. 
b) Fotografia ottica di un chip a celle a combustibile contenente 30 singoli dispositivi a celle a combustibile con glucosio. 
c) Immagine al microscopio ottico di una singola membrana di ceria autoportante.

Come è fatta la “cella a glucosio”?

Il cuore del nuovo dispositivo è in ceramica, un materiale che mantiene le sue proprietà elettrochimiche ad alte temperature e su piccola scala. I ricercatori pensano di poter ottenere pellicole ultrasottili da applicare intorno agli impianti per alimentare passivamente l’elettronica utilizzando le vaste riserve di glucosio del nostro corpo.

La cella a combustibile a glucosio è un dispositivo che genera energia dagli zuccheri, presenti ovunque nel nostro corpo. L’idea è quella di raccogliere questa energia prontamente disponibile e di utilizzarla per ricaricare i dispositivi impiantati, secondo Philipp Simons, che ha sviluppato il progetto come parte della sua tesi di dottorato presso il Dipartimento di Scienza e ingegneria dei Materiali al MIT.

“Invece di utilizzare una batteria, che può occupare il 90% del volume di un impianto, potremmo rivestire l’impianto con una pellicola sottile e alimentarlo senza ingombri”, dice Jennifer LM Rupp, supervisore di Simons e professore all’Università tecnica di Monaco in Germania.

Simons e colleghi descrivono in dettaglio il progetto di cella a glucosio nella rivista Advanced Materials: Eccovi il link.

Perchè è importantissima

Con questo progetto i ricercatori hanno aperto una nuova strada verso fonti di alimentazione in miniatura per sensori impiantati e forse altre funzioni. L’uso “strategico” della ceramica è una svolta: atossica, economica, adatta alle procedure di sterilizzazione. Davvero promettente!

Tags: Celle a comnbustibile
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