新しい食べられる電池の味はどんな感じでしょうか？チキン風味でサクサク？

監査専門家: 深圳凌康科技有限公司、電力研究開発ディレクター、王金禄

子供が静かだったら、何か企んでいるに違いない。

家庭に子供がいる人は、好奇心旺盛な人間の赤ちゃんは目と耳だけで世界を探検するだけでは満足しないことが多いことを知っています。おもちゃのバッキーボールは豆あめのように甘いのか、ウルトラマンの模型を食べると変身できるのか…家中のあちこちに置いてある小さなおもちゃや小さな部品が、子どもたちの「おやつ」になるかもしれません。

電池などの小型電子機器の場合、気管に詰まって咳や呼吸困難を引き起こすだけでなく、含まれる水銀や鉛などの有毒物質が子供の体に回復不可能な損傷を与える可能性があります...

では、電池を無毒で無害、さらには食べられる材料に変えることは可能なのでしょうか?

最近、イタリア工科大学の科学者たちは、世界初の完全に食べられる水性電解質充電式電池の開発に成功しました。この電池を構成する物質は、リボフラビン、ケルセチン、海藻など、いずれも一般的な食品原料です。この研究成果は、健康品質や食品品質検査の分野で応用価値があり、食べられる電子機器やソフトロボットの開発に確固たる基礎を築きました。関連する研究結果は、最近の学術誌「Advanced Materials」に掲載されました。

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電池の基本構造

バッテリーは蓄えられたエネルギーを使用可能な電気に変換することができます。材料科学の革新的な発展により、電池に蓄えられるエネルギーも、従来の意味での化学エネルギーから、水力（揚水発電）、運動エネルギー（フライホイールエネルギー貯蔵）、空気（空気亜鉛電池）などのよりクリーンかつ効率的なエネルギーへと拡大しました。

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一般的に、バッテリーは正極、負極、電解質、セパレーター、絶縁層、容器の 6 つの部分で構成されています。バッテリーの充電中は、正極と負極でそれぞれ酸化反応と還元反応が起こり、電子の授受が継続的に行われます。

同じ種類のバッテリーでもパッケージ構造が異なります。非常に一般的なリチウム電池を例にとると、主に円筒形、角形、ソフトパックの 3 つの形状に分けられます。

電池の仕様は異なりますが、ほとんどのリチウム電池の正極材料は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元材料（ニッケル、コバルト、マンガンのポリマー）です。負極材料は主に天然黒鉛と人造黒鉛です。

中でも、コバルト酸リチウムに含まれるコバルト元素は放射性があり、人体や環境に有害です。大型動力電池にする場合、生産工程の安全性を確保することが難しい。マンガン酸リチウムはマンガンの特性上、高温環境に耐えられません。高温動作時の溶解問題により寿命が短く、充放電プロセス中に構造不安定性が生じます。三元系材料の最大の問題は、無視できない安全性の問題です。

食べられる充電式電池

通常の充電式電池とは異なり、食べられる充電式電池はすべて日常生活でよく見られる食べられる材料で作られています。

研究チームは、すべての生物に起こる酸化還元反応と、充電式バッテリーが作動するときに起こる正と負の反応からインスピレーションを得ました。 「この装置の心臓部は2つの電極でできています。これを機能させるために、2つの材料、2つの分子を使用しました。陽極はリボフラビン、陰極はケッパーに含まれる抽出物であるケルセチンです」と、このプロジェクトの研究者マリオ・チロニ氏は説明した。

リボフラビン（ビタミン B2）は、牛乳、動物の肝臓、魚、卵、強化シリアル食品に豊富に含まれる水溶性ビタミンです。これは酸化還元キャリアとして機能し、アミノ酸の脱水素化やプリンの酸化などのプロセスで水素と電子を移動させることができます。リボフラビンは酸化反応において2つの電子を供与することができるため、食用充電式電池の正極材料として選ばれています。

ケルセチンは果物、野菜、穀物に含まれる天然色素です。リンゴ、緑茶、オレンジ、ナシ、緑の野菜によく含まれています。同時に、ケルセチンは食事中に最も豊富に含まれる抗酸化物質の 1 つでもあります。動物や人間のさまざまな細胞で還元反応を起こす能力があり、食用二次電池の負極材料として選ばれています。

研究者らは活性炭と水性電解質を併用して充電式バッテリーの導電性を高め、正常に動作できるようにした。バッテリーのセパレーター（各セルのショートを防ぐ部分）は海苔で作られています。 2 つの食品グレードの金箔接点が蜜蝋で包まれ、蜜蝋から抽出されたセルロース由来の支持体上に配置されます。

出典丨関連論文 この充電式バッテリーの動作電圧は0.65ボルト以下であり、人体に害を及ぼすことはありません。連続 12 分間で 48 マイクロアンペアの電流を供給でき、または 1 時間以上で数マイクロアンペアの電流を供給できます。これは、低電力 LED ライトなどの小型電子機器に限られた時間内に電力を供給して充電するのに十分な電流です。

食べられる充電式電池の展望

世界初の食べられる充電式電池の開発に成功したことにより、食べられる電子機器の応用の研究開発も議題に上っています。近い将来、食用電子回路やセンサーは、健康状態のモニタリング、胃腸疾患の診断と治療、食品保管環境条件の測定と記録などの分野で広く利用されるようになるでしょう。

食べられる電子機器自体の特性上、安全性は極めて高いです。子どもの玩具は誤って飲み込む危険性が非常に高いことを考慮すると、食べられる電子回路やセンサーも子どもの玩具の設計・製造に利用することができます。

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実際、研究者たちはすでに、より大容量でより小型のデバイスを開発しており、これらの開発は将来的には、食べられる電子回路、センサー、さらには食べられるソフトロボットにも強力なパワーを提供するでしょう。

さらに、クリーンエネルギーの開発や、より高いレベルの省エネ・エネルギー貯蔵の実現も、すべての国における持続可能な開発のための重要なテーマであり、この点でも食用電池の研究開発は潜在的な価値を持っています。

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これらの食用充電式電池は、現時点では電気自動車などの大型機器に電力を供給することはできませんが、より安全で環境に優しい電池製造方法を実​​証しており、研究価値と開発の見通しも極めて高いものです。