Utskrift från Malmö högskolas webbplats www.mah.se

Är människan framtidens energikälla?

2016-10-18

FORSKNING. Sedan några år tillbaka bedrivs forskning om biobränsleceller på Malmö högskola. En av forskarna presenterar nu sin avhandling, som beskriver hur kroppsvätskor kombinerat med så kallade självladdande biosuperkondensatorer simultant kan omvandla och lagra energi. 

Dmitrii– Jag hoppas att människokroppen ska kunna bli en framtida potentiell energikälla, tillräckligt kraftfull för att driva mini-elkretsar eller till och med bärbar elektronik. Det avhandlingen bland annat visar, som vi inte visste innan, är att det går att både omvandla och lagra energi på samma gång, med hjälp av biosuperkondensatorer. Därigenom spar vi utrymme och förenklar designen, vilket möjliggör en miniatyrisering av energikällan, säger Dmitrii Pankratov.

Biobränsleceller är elektrokemiska enheter som kan omvandla kemisk energi till elektrisk energi. De kan till exempel oxidera socker samtidigt som de reducerar molekylärt syre. Problemet med biobränsleceller är att de inte alltid är tillräckligt effektiva, vilket gör biosuperkondensatorer intressanta; det vill säga nanopartikel-baserade hybrider av bränsleceller och superkondensatorer. De omvandlar energi samtidigt som energi lagras.

Smarta kontaktlinser

Koncentrationen av glukos kan exempelvis mätas kontinuerligt i tårar, via sensorer som integreras i kontaktlinser. En sådan sensor kan sända information till bland annat en mobiltelefon och drivas av en glukos/syre-biobränslecell.
Glukoskoncentrationen är dock inte tillräckligt hög i tårar för att kunna driva denna process någon längre tid, varför biosuperkondensatorerna kommer väl till pass.

Den mängd elektrisk energi som går att utvinna ur en biosuperkonsator kan vara upp till hundra gånger större än den som går att utvinna ur en biobränslecell. Detta öppnar för nya möjligheter att använda miniatyriserade bioelektroniska enheter i kombination med kroppsvätskor.

– Vår forskningsgrupp är först med att utveckla biosuperkondensatorer som klarar den här integrerade processen. Att kunna integrera energiomvandling och lagring till en bioenhet är en nyhet som ger stora synergieffekter, säger Dmitrii Pankratov.

Från lösningar till kroppsvätskor

Dmitrii Pankratovs försök har utförts i lösningar som liknar blod. Nästa steg är att testa flexibla biobränsleceller i riktiga kroppsvätskor, vilket Dmitrii ser fram emot att snart kunna göra.

– Jag påbörjar senare i höst en post-doc-tjänst på Danmarks Tekniske Universitet, där jag ska vara med och försöka utveckla en ultratunn och samtidigt robust biosuperkondensator, som skulle kunna användas i människans kärl. En lite spektakulär framtidsdröm är att den här sortens enheter skulle kunna användas som energikälla för att skapa små självförsörjande nano-robotar, som skulle kunna döda cancerceller eller distribuera mediciner i våra vener, säger Dmitrii Pankratov.

Andra disputationen

Den stundande disputationen blir Dmitrii Pankratovs andra. Den första gjorde han i oorganisk kemi, i Moskva 2011. Därefter bestämde han sig för att byta inriktning och fortsätta till avancerade studier om enzym-bränsleceller och superkondesatorer baserade på olika nanokompositmaterial, på A.N. Bach Institute of Biochemistry, i Moskva. Via dessa studier kom han i kontakt med sin nuvarande forskningsgrupp på Malmö högskola, under Sergey Shleevs ledning, där han nu alltså avslutar sina doktorandstudier.

– Att arbeta inom det här området innebär att arbeta på gränsen mellan bland annat kemi, biologi, elektronik och nanoteknologi. Det är mångvetenskapligt och jag får använda flera typer av kunskap, vilket jag tycker om. Detta är samtidigt den största utmaningen: för att vi ska kunna gå framåt krävs det att helt olika forskningsfält samarbetar, vilket det tyvärr inte alltid finns så stort intresse för. Det är synd, för forskningsområdet är spännande och kan leda till en väldigt intressant framtid, avslutar Dmitrii Pankratov. 

Text: Lotta Solding

Senast uppdaterad av Charlotte Löndahl Bechmann