Geminiaturiseerde apparaten zoals microsensoren vereisen vaak een onafhankelijke, even geminiaturiseerde voeding. Zoeken naar geschikte systemen, Japanse wetenschappers hebben nu een volledig geïntegreerd microfluïdisch apparaat ontwikkeld dat waterstofbrandstof produceert en omzet in elektrische energie op basis van fotokatalyse. Zoals ze rapporteren in het journaal Angewandte Chemie , het werkt volledig autonoom en levert voldoende waterstofenergie om een ​​microsensor van stroom te voorzien voor dagelijkse gegevensoverdracht.

Downsizing heeft zijn uitdagingen, vooral wanneer geminiaturiseerde autonome systemen zoals lab-on-a-chip-toepassingen of microsensoren vereist zijn. Deze systemen hebben vaak een eigen stroomvoorziening nodig, maar externe batterijen zijn onhandig en moeilijk te integreren. Omdat microfluïdische systemen een dergelijke integratie bieden, Takehiko Kitamori en Yuriy Pihosh van de Universiteit van Tokyo en hun collega's richten zich op microfluïdische apparaten, en ze ontwierpen een fotokatalytische microgenerator van waterstofbrandstof, gecombineerd met een microbrandstofcel, allemaal opgezet op een microfluïdische chip. Deze microfluïdische stroomgenerator is gebaseerd op zonlicht en kan continu stroom leveren aan andere geminiaturiseerde apparaten bij kamertemperatuur en bij atmosferische druk, er wordt beweerd.

De wetenschappers beschrijven hun microfluïdica-apparaat als een modulair systeem op een glazen platform met de twee modules, de fotokatalytische microbrandstofgenerator en de microbrandstofcel, verbonden door een reeks micro- en nanokanalen. Beide microfluïdische modules bevatten een reeks "uitgebreide nanokanalen" voor protonuitwisseling - de auteurs beweren dat deze ENC's een uitstekende protonengeleiding bieden en een veel snellere protonenreis mogelijk maken dan de conventionele Nafion-protonenuitwisselingsmembranen. de fotoanode, namelijk, de fotokatalysator voor het splitsen van water, is ook innovatief:het bestaat uit speciaal ontworpen metaaloxide nanostaafjes die de productie van waterstof fotokatalyseren met "record efficiëntie", zoals de auteurs hebben aangetoond. beide gassen, zuurstof en waterstof geproduceerd door watersplitsing, worden vervolgens afzonderlijk via de microkanalen naar de microbrandstofcel getransporteerd, waar zuurstof, elektronen, en protonen worden elektrochemisch gecombineerd tot water, de energie leveren.

Terwijl het water terug naar de eerste module wordt gecirculeerd, deze microvoeding is zelfvoorzienend en alleen afhankelijk van zonlicht. De wetenschappers testten het apparaat en vonden een constante waterstofproductie per dag, wat overeenkomt met 35 millijoule opgeslagen energie die voldoende zou zijn om een ​​microsensor van stroom te voorzien en 24 uur lang tijdgegevens te verzenden, "zeiden ze. Toch, ze moeten een set microtanks voor gasopslag integreren om overdruk van de gassen te voorkomen, maar volgens de auteurs dit probleem kan snel worden verholpen.

Gesuggereerde toepassingen zijn autonome microsensoren en lab-on-a-chip-technologieën, de laatste kan hele laboratoriumprocessen verkleinen, waardoor kostbare materiaal- en energiekosten worden bespaard.