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Energy production and storage using biological ion transport systems

Description du projet

Stockage et production d’énergie par génie biologique

Le projet Energion, financé par le CER, vise à développer un système de stockage d’énergie qui intègre une source de tension biologique et un supercondensateur biologique afin de fournir de grandes capacités d’énergie et de puissance dans un emballage léger et durable. Pour assembler le système de microstructure intelligente, il utilisera des protéines, des molécules et des lipides ainsi que des matériaux synthétiques dans un réseau de vésicules interconnectées afin de contrôler les gradients ioniques produits par les protéines de cotransport dans les membranes des vésicules. Ses performances énergétiques seront ensuite testées en conditionnant le système pour alimenter des appareils nomades, implantés ou ambulatoires typiques. Le système sera facile à assembler et évolutif. Par rapport à la technologie actuelle des batteries, il sera plus écologique, plus fiable, plus durable et plus sûr.

Objectif

This project aims to create a “green” energy storage system that integrates a biological voltage source with a biological supercapacitor to achieve large energy and power capacities in a light-weight sustainable packaging. The project re-defines the concept of “biological engineering” to be one that utilizes proteins, molecules and lipids in combination with synthetic materials to assemble the smart micro/nanostructured energy storage system. There are at least four advantages to this “biological engineering” approach, including (i) the capability for self-assembly, (ii) the easy scalability that follows from using self-assembly, (iii) the easy assembly into 3D structures, and (iv) up to 1000-fold less energy requirements for switching functions compared to state-of-the-art ENODe systems. Moreover, the use of biological components can overcome limitations of existing battery technology, by improving the ecological footprint and environmental sustainability, and by enhancing lifetime, reliability, and safety. The system will be assembled as an array of interconnected vesicles to form a compartmental system to control ion gradients established by co-transport proteins incorporated in the interconnecting vesicle membranes. The system utilises the ion gradient to sustain a stable voltage output, and as a supercapacitor to store energy. The stable voltage output and supercapacitor function are sustained from ion gradients and not catalytic electrochemical reactions. Since the system will function both as a generator and an energy accumulator, we anticipate power management would require an integrated design, rather than a discrete design used for traditional source/supercapacitor systems. The energy capabilities will be tested by packaging the system to provide power for an illustrative device that is either a typical nomadic device (e.g. smartphone), a typical implantable medical device (e.g. cardiac pacemaker), or a typical ambulatory device (e.g. drone).

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-ADG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITE GRENOBLE ALPES
Contribution nette de l'UE
€ 2 858 020,00
Adresse
621 AVENUE CENTRALE
38058 Grenoble
France
Région
Auvergne-Rhône-Alpes Rhône-Alpes Isère
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 858 020,00

Bénéficiaires (1)