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Die nachhaltige Energieversorgung autonomer und portabler Systeme stellt häufig ein elementares Problem dar, z. B. wenn diese Systeme implantiert werden sollen. Heutzutage kommen dabei konventionelle Batterien zum Einsatz, welche jedoch eine endliche Lebensdauer haben und somit periodisch in einer Operation ausgewechselt werden müssen. Im Rahmen des europäischen Vorhabens "Healthy Aims" arbeiten wir an der Bereitstellung elektrischer Leistung aus körpereigenen Energiequellen, die sich über das Leben des Patienten hinweg nicht erschöpfen. Beispiele für solche Energiequellen sind der Blutzucker oder die periodische Kontraktion des Herzmuskels. |
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Abbildung 1: Körpereigene Energiequellen und potentielle elektrische Verbraucher (medizinische Implantate) |
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Prinzipiell gibt es zwei Vorgehensweisen zur Gewinnung elektrischer Energie im Körper. Diese Vorgehensweisen beinhalten eine Wandlung von "Körperenergie" (mechanisch, chemisch, etc.) auf der Eingangsseite in technisch nutzbare elektrische Energie ("Steckdose") auf der Ausgangsseite (Abb. 1). Die erste Vorgehensweise besteht darin, mittels einer funktionell autarken biologischen Brennstoffzelle die durch die Nahrung oder deren Stoffwechselprodukte verfügbare Energie direkt in elektrische Energie umzuwandeln (Abb. 2). Die zweite Vorgehensweise besteht darin, körpereigene Potentialgradienten wie Druck oder osmotische Gradienten in elektrische Energie umzuwandeln. |
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Abbildung 2: Schaltung einer biologischen Brennstoffzelle zur Energiegewinnung im Körper |
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Die Gewinnung elektrischer Energie aus Biobrennstoffen stellt ein wegweisendes Konzept dar. Auf diese Weise kann ein kontinuierliches Wiederaufladen eines autonomen oder portablen Systems theoretisch mit nahezu allen verfügbaren Biomaterialien erfolgen. Der zukünftige Einsatz von biologischen Brennstoffzellen wird daher über die Verwendung als Energielieferant für implantierbare Systeme hinausgehen, da der Einsatz erneuerbarer Energien für die verschiedensten Bereiche der Technik bedeutsam ist. Kriterien zur Bewertung einer implantierbare biologischen Brennstoffzelle
Informationen zum EU-Projekt "Healthy Aims": www.healthyaims.org Kontakt:
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