Современная электроника №7/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 11 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2024 рибофлавина на 0,7 В ниже, чем у кверцетина. Полностью заряженная батарея продемонстрировала макси- мальное напряжение 0,65 В и ёмкость 7,2 мкА∙ч∙г –1 . Потенциально масшта- бируемая «съедобная батарея», инкап- сулировавшая анод и катод съедоб- ным пчелиным воском, позволяет генерировать ток 48 мкА в течение > 12 минут при использовании эле- мента с активной площадью 1 см². Но даже этот размер (формат) считается громоздким. Основа, принципы и результаты исследований Редокс-активные пищевые добав- ки и ингредиенты состоят из молекул, обладают низкой электропроводно- стью и пока не могут использоваться отдельно в качестве электродов акку- мулятора. Чтобы решить проблему проводимости электрического тока, основные элементы смешали с акти- вированным углём (AC, E153). В лабо- раторных условиях протестированы 2 редокс-активные пищевые добав- ки: индигокармин (IC, E132) и рибо- флавин (RF, E101), а также 2 пищевых ингредиента: кверцетин (Q – флаво- ноид, обнаруженный в каперсах) и эллаговая кислота (ЭА, полифенол, распространённый в пищевых продук- тах, в частности в гранате). На рис. 2 представлена наглядная иллюстра- ция химического состава АКБ для СЭС. К примеру, сепаратор, выбран- ный для АКБ СЭС, чтобы избежать короткого замыкания, изготовлен из морской воды. Затем электроды поме- щены в пчелиный воск, с выпуском по два контакта из пищевого золота (используемого кондитерами). Молекулы образуют плотный компо- зит с активированным углём, посколь- ку они адсорбируются на поверхно- сти. Композиты вводили в электроды путём связывания пищевой добавкой, растворимой в этаноле этилцеллюло- зой (Е462). Из-за его высокой электро- проводности в качестве токосъёмных выводов использовалось пищевое деко- ративное золото (Е175), ламинирован- ное на этилцеллюлозу. Для активных компонентов анодов протестированы редокс-активные материалы: IC и RF (рис. 3). Пищевой краситель IC, не име- ющий биологической функции окисли- тельно-восстановительного медиатора, используют в качестве окислительно- восстановительной субстанции для хранения энергии. Материал RF явля- Рис. 7. Готовая батарея, подключённая в электрическую цепь Рис. 4. Циклическая ВАХ композитов IC/AC и RF/AC при уровне 5 мВ/с Рис. 6. Гальваностатическая зарядно-разрядная способность композита RF/AC при различных скоростях зарядки Рис. 8. Эксперимент с последующими циклами гальваностатической зарядки-разрядки Рис. 5. Циклические вольтамперограммы RF/AC при различных скоростях сканирования 0.0 –0.6 –1.2 –1.8 –2.4 –3.0 –3.6 –0.4 Напряжение, В Ток, мА×г -1 –0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6 IC/AC RF/AC 16 12 8 4 0 0 10 20 30 40 50 Циклы 20 24 28 32 RF/AC Заряд Разряд 16 12 8 4 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Циклы Ёмкость, мАч*г -1 20 24 28 32 36 RF/AC Заряд Разряд 0.1 Ag –1 0.2 0.4 0.8 0.1 0,6 0,5 0,4 0,3 0 10 20 30 40 50 Потенциал, B с Ag / AgCl / KCl Заряд Заряд Разряд Разряд Ёмкость, мАч*г -1