Miniatyriserade enheter som mikrosensorer kräver ofta en oberoende, lika miniatyriserad strömförsörjning. Letar efter lämpliga system, Japanska forskare har nu utvecklat en helt integrerad mikrofluidisk enhet som producerar vätebränsle och omvandlar det till elektrisk energi baserat på fotokatalys. Som de rapporterar i tidningen Angewandte Chemie , den fungerar helt autonomt och levererar tillräckligt med vätenergi för att driva en mikrosensor för daglig dataöverföring.

Att minska har sina utmaningar, särskilt när miniatyriserade autonoma system som lab-on-a-chip-applikationer eller mikrosensorer efterfrågas. Dessa system behöver ofta sin egen strömförsörjning, men externa batterier är klumpiga och svåra att integrera. Eftersom mikrofluidsystem erbjuder sådan integration, Takehiko Kitamori och Yuriy Pihosh vid University of Tokyo och deras kollegor fokuserar på mikrofluidiska enheter, och de konstruerade en fotokatalytisk mikrogenerator för vätebränsle, kombinerat med en mikrobränslecell, allt installerat på ett mikrofluidiskt chip. Denna mikrofluidiska kraftgenerator är baserad på solljus och kan tillhandahålla kontinuerlig strömförsörjning till andra miniatyriserade enheter vid rumstemperatur och vid atmosfärstryck, det påstås.

Forskarna beskriver sin mikrofluidik -kraftenhet som ett modulsystem på en glasplattform med de två modulerna, den fotokatalytiska mikrobränslegeneratorn och mikrobränslecellen, anslutas med en uppsättning mikro- och nanokanaler. Båda mikrofluidmodulerna innehåller en uppsättning "utökade nanokanaler" för protonutbyte - författarna hävdar att dessa ENC ger en utmärkt protonkonduktans och tillåter mycket snabbare protonresor än de konventionella Nafion -protonutbytesmembranen. Fotoanoden, nämligen, fotokatalysatorn för vattensplittring, är också innovativ:den består av specialdesignade metalloxid-nanoroder som fotokatalyserar produktionen av väte med "rekordeffektivitet", som författarna har visat. Båda gaserna, syre och väte som produceras genom vattensplittring, transporteras sedan separat genom mikrokanalerna till mikrobränslecellen, där syre, elektroner, och protoner kombineras elektrokemiskt till vatten, ger energi.

När vattnet cirkuleras tillbaka till den första modulen, denna mikrokraftförsörjning är självbärande och bara beroende av solljus. Forskarna testade enheten och fann en stadig väteproduktion per dag, som motsvarar "35 millijoule lagrad energi som skulle räcka för att driva en mikrosensor och överföra tidsdata under 24 timmar, sa de. Ändå, de måste integrera en uppsättning mikrotankar för gaslagring för att undvika övertryck av gaserna, men enligt författarna, denna fråga kan åtgärdas snabbt.

Föreslagna applikationer är autonoma mikrosensorer och lab-on-a-chip-teknik, den senare kan minska hela laboratorieprocesser, vilket sparar värdefulla material- och energikostnader.