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Pila de combustible sobre papel

Científicos del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM)  han desarrollado una pila de combustible microfluídica impresa en papel que en el futuro podrá sustituir las pilas de botón en dispositivos de diagnóstico  electrónicos basados en tiras reactivas.

 

Prototipo de la tira reactiva con la pila de combustible.La electrónica sobre papel avanza a paso firme. En el futuro muchos de los kits de diagnóstico médico –las actuales tiras reactivas - podrán ir impresos sobre papel. Estos dispositivos necesitarán fuentes de alimentación miniaturizadas compatibles. Científicos del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) han desarrollado una pila de combustible microfluídica en papel.

Los resultados de su trabajo, que ya han sido patentados, se han publicado en la revista Environment and Energy, en un trabajo con la participación del Instituto de Catálisis y Petroquímica del CSIC.

Neus Sabaté, del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC explica: “la tendencia futura es que los kits, que actualmente ofrecen una respuesta negativa o positiva, se vayan haciendo cada vez más precisos, ofreciendo una medida que en tests de colorimetría, por ejemplo, se correspondería con varias intensidades de color. Para ello se necesita un lector óptico y una fuente de alimentación.”

Generalmente, estos lectores  incorporan pilas de botón como fuente de energía. En la electrónica de papel, lo que se persigue es sustituir esas pilas de botón, por fuentes de alimentación más integradas, que tengan un mínimo impacto ambiental y que se puedan imprimir conjuntamente con los otros circuitos.

La pila de combustible que han desarrollado los científicos cumple esos requerimientos. Impresa sobre papel, aprovecha la capacidad de transportar fluidos por capilaridad del papel,  de forma que no se necesita ninguna fuente de bombeo externa. Dispone de un electrolito y de combustible almacenado (metanol) sobre la tira de papel.  Cuando se añade agua la pila empieza a generar suficiente energía para la realización del test.

El equipo del IMB-CNM: de izquierda a derecha, Neus Sabaté, Javier del Campo y Juan Pablo Esquivel. De hecho, hay que tener en cuenta que los dispositivos actuales sólo usan un 1% de la energía almacenada en las pilas de botón que incorporan. Después, las pilas deben ser retiradas y recicladas. Desde este punto de vista, la pila de combustible sobre papel puede suponer un ahorro energético, económico y medioambiental importante.  

Hasta el momento los ensayos se han realizado con metanol como combustible pero los investigadores trabajan ya en la optimización de los dispositivos para que puedan proporcionar energía a partir de moléculas que están presentes en fluidos biológicos, como son la glucosa en sangre o la urea, en el caso de la orina.

Las aplicaciones no se limitan al ámbito biomédico sino que se pueden extender a otros campos en los que las tiras de ensayo desechables son ampliamente utilizadas, como ocurre en el sector medioambiental, en el veterinario, el agro-alimentario y seguridad, entre otros.

Las investigaciones continúan hacia la integración de las pilas de combustible con la tecnología de electrónica orgánica. De esta forma, todos los componentes necesarios: sensores, fuente de energía, electrónica, pantalla, podrían fabricarse simultáneamente mediante  un proceso de impresión similar al que se usa actualmente en el mundo de la reprografía. Esta técnica de fabricación -conocida como roll-to-roll- permite depositar las capas de distintos materiales aislantes y conductores sobre sustratos flexibles que pasan de un rollo a otro hasta configurar el dispositivo final.

J. P. Esquivel, F. J. Del Campo, J. L. Gómez de la Fuente S. Rojas y N. Sabaté. Microfluidic fuel cells on paper: meeting the power needs of next generation lateral flow devices. Energy and Environmental Science. DOI: 10.1039/ C3EE44044C

 

Contacto:

Isabel Gavilanes-Pérez  Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
Delegación del CSIC en Cataluña
Unidad de Comercialización
Vicepresidencia Adjunta
de Transferencia
del Conocimiento (CSIC)
Tel.: + 34 – 93 594 77 00

 

 

 

 

Científicos del Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) han desarrollado una pila de combustible microfluídica impresa en papel que en el futuro podrá sustituir las pilas de botón en dispositivos de diagnóstico electrónicos basados en tiras reactivas.