Los dispositivos miniaturizados, como los microsensores, a menudo requieren una fuente de alimentación independiente, igualmente miniaturizada. En busca de sistemas adecuados, los científicos japoneses han desarrollado un dispositivo microfluídico totalmente integrado que produce combustible de hidrógeno y lo convierte en energía eléctrica basada en la fotocatálisis.el periódico Angewandte Chemie funciona de manera totalmente autónoma y entrega suficiente energía de hidrógeno para alimentar un microsensor para la transmisión diaria de datos.
Reducir el tamaño tiene sus desafíos, especialmente cuando se exigen sistemas autónomos miniaturizados como aplicaciones de laboratorio en un chip o microsensores. Estos sistemas a menudo necesitan su propia fuente de alimentación, pero las baterías externas son torpes y difíciles de integrar. Como los sistemas microfluídicos ofrecen talesTakehiko Kitamori y Yuriy Pihosh de la Universidad de Tokio y sus colegas se centran en dispositivos microfluídicos, y diseñaron un microgenerador fotocatalítico de combustible de hidrógeno, combinado con una microcélula de combustible, todo instalado en un chip microfluídico.basado en la luz solar y puede proporcionar alimentación continua a otros dispositivos miniaturizados a temperatura ambiente y a presión atmosférica, se afirma.
Los científicos describen su dispositivo de alimentación de microfluídica como un sistema modular ubicado en una plataforma de vidrio con los dos módulos, el micro generador de combustible fotocatalítico y la micro celda de combustible, que están conectados por un conjunto de micro y nanocanales. Ambos módulos microfluídicos contienen unconjunto de "nanocanales extendidos" para el intercambio de protones: los autores sostienen que estas ENCs proporcionan una excelente conductancia de protones y permiten un viaje de protones mucho más rápido que las membranas convencionales de intercambio de protones de Nafion. El fotoanodo, es decir, el fotocatalizador para la división del agua, también es innovador: consiste en nanorods de óxido de metal especialmente diseñados que fotocatalizan la producción de hidrógeno con una "eficiencia récord", como han demostrado los autores. Ambos gases, oxígeno e hidrógeno producidos por la división del agua, son transportados por separado a través de los microcanales al microcombustiblecélula, donde el oxígeno, los electrones y los protones se combinan electroquímicamente con el agua, proporcionando la energía.
A medida que el agua circula de regreso al primer módulo, esta fuente de alimentación micro es autosuficiente y solo depende de la luz solar. Los científicos probaron el dispositivo y encontraron una producción constante de hidrógeno por día, que es "equivalente a 35 milijulios deenergía que sería suficiente para alimentar un microsensor y transmitir datos de tiempo durante 24 horas ", dijeron. Aún así, tienen que integrar un conjunto de microtanques para el almacenamiento de gas para evitar la sobrepresión de los gases, pero según los autores, este problema puedeser atendido rápidamente.
Las aplicaciones sugeridas son microsensores autónomos y tecnologías de laboratorio en un chip, el último de los cuales puede reducir el tamaño de los procesos de laboratorio completos, ahorrando así valiosos costos de materiales y energía.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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