Дослідники з Бінгентонського університету (США) розробили інноваційну акумуляторну систему, яка працює на основі глюкози та вітаміну B2 (рибофлавіну), беручи за зразок механізми отримання енергії в людському організмі.
Про це розповідає ProIT
Нова технологія: натхнення природними процесами
Прагнучи знайти екологічно безпечну альтернативу традиційним літій-іонним батареям, науковці звернулися до біохімічних процесів, властивих організму людини. В основі їхнього підходу – використання рибофлавіну для перенесення електронів між електродами та електролітом із глюкози. Саме така схема дозволяє створити ефективний електрохімічний потік енергії, що генерується природними компонентами.
“Клітини потоку рибофлавіну та глюкози можуть генерувати електроенергію з природних джерел. Ця система, що використовує нетоксичні, недорогі та широко поширені в природі компоненти, відкриває перспективний шлях до більш безпечного та доступного зберігання енергії в житлових будинках”, — пояснює провідний автор дослідження Чон-Хва Шон.
Акумуляторна система базується на двох електролітах, які циркулюють крізь комірку батареї й забезпечують збереження та вивільнення енергії через хімічні реакції між позитивним і негативним електродами. Оскільки глюкоза є поширеним цукром у рослинах, вона може стати доступним електролітом для майбутніх енергоносіїв такого типу.
Відмова від дорогоцінних металів і особливості конструкції
Традиційні прототипи паливних елементів на глюкозі використовують платину або золото в ролі каталізаторів, що підвищує їхню вартість і обмежує можливості масштабування. Американські дослідники замінили ці метали на рибофлавін, який залишається стабільним навіть за високого рН, характерного для електролітів на основі глюкози. Під час експериментів застосовували вуглецеві електроди, а електроліт негативного електрода містив глюкозу з активним рибофлавіном. Для позитивного електрода використовували або фериціанід калію, або кисень у лужному розчині.
Результати дослідження показали, що акумулятор із фериціанідом калію забезпечує щільність потужності, порівнянну з комерційними проточними акумуляторами на основі ванадію. Водночас комірка з киснем демонструвала нижчу швидкість реакцій, що дослідники пов’язують із розщепленням рибофлавіну під дією світла, через що відбувається саморозряд батареї.
Попри ці виклики, прототип із киснем виявився перспективнішим для масштабування завдяки вищій енергоємності порівняно з попередніми рішеннями на основі глюкози. Вчені вже працюють над усуненням проблеми світлочутливості, зокрема змінюючи взаємодію вітаміну з електролітом і вдосконалюючи конструкцію проточної комірки.
Результати цього дослідження опубліковані у журналі ACS Energy Letters.
