Potrebuje len cukor a vitamíny: Vedci vytvorili batériu, ktorá funguje ako ľudské telo

Vedci opäť dokazujú, že inšpiráciu pre nové technológie možno nájsť priamo v prírode. Tentoraz sa pozreli na spôsob, akým ľudské telo získava energiu z potravy a tento princíp preniesli do sveta batérií. Výsledkom je prvý funkčný prototyp batérie, ktorá namiesto kovov využíva vitamín B2 a glukózu. Na túto novú formu energie upozornil portál Interesting Engineering.

Energia ako z metabolizmu

Tím výskumníkov vedený Jong-Hwa Shonom predstavil prúdovú (flow) batériu, ktorá čerpá energiu z kombinácie riboflavínu, známeho ako vitamín B2, a cukru glukózy. Systém napodobňuje metabolické procesy v ľudskom tele, ide o presne tie, ktoré premieňajú jedlo na energiu. V tele riboflavín pomáha prenášať elektróny pri rozklade živín, v batérii má rovnakú úlohu: sprostredkúva prenos elektrónov medzi elektródami a glukózovým elektrolytom. Takto vzniká elektrická energia priamo z cukru.

„Riboflavínové a glukózové prúdové články dokážu generovať elektrinu z prirodzene sa vyskytujúcich zdrojov energie. Použitím netoxických, lacných a bežne dostupných látok tento systém predstavuje sľubnú cestu k bezpečnejšiemu a dostupnejšiemu domácemu ukladaniu energie,“ uviedol Shon, hlavný autor štúdie.

Vitamín namiesto kovov

Na rozdiel od klasických batérií, ktoré energiu ukladajú v pevných materiáloch, prúdové batérie ju uchovávajú v tekutých elektrolytoch prúdiacich cez systém. Pri ich pohybe medzi pozitívnou a negatívnou elektródou prebiehajú chemické reakcie, ktoré energiu uvoľňujú alebo ukladajú. Glukóza je v tomto prípade ideálnou látkou, keďže sa nachádza vo všetkých rastlinách, je obnoviteľná, stabilná a ľahko dostupná.

Doteraz sa väčšina glukózových batérií spoliehala na drahé a vzácne kovy, ako platina či zlato, ktoré katalyzovali rozklad cukru. Tím vedený Shonom však kovové katalyzátory úplne nahradil riboflavínom, teda stabilnou molekulou, ktorá dobre odoláva aj vysokej zásaditosti, potrebnej pri elektrolytoch s glukózou. Prototyp postavili s uhlíkovými elektródami.

Gemini - ilustračný obrázok

 Na negatívnej strane batérie sa nachádzal elektrolyt s glukózou a riboflavínom, pozitívnu časť tvoril elektrolyt s ferikyanidom draselným alebo s kyslíkom. Porovnaním oboch verzií vedci testovali výkon a dlhodobú stabilitu vitamínu.

Výkon porovnateľný s kovovými batériami

Bunka s ferikyanidom dosiahla hustotu výkonu porovnateľnú s komerčnými vanádiovými prúdovými batériami, čo znamená, že riboflavín môže fungovať na úrovni tradičných kovových systémov. Kyslíková verzia síce reagovala pomalšie, no ukázala sa ako praktickejšia a lacnejšia pre veľkovýrobu.

Vedci však narazili aj na výzvu. Riboflavín sa pri kontakte s kyslíkom a svetlom degraduje, čo vedie k samovybíjaniu batérie. Napriek tomu kyslíkový článok poskytol vyšší výkon než predchádzajúce glukózové návrhy. Tím preto plánuje zlepšiť stabilitu systému úpravou väzieb medzi vitamínom a elektrolytom a vylepšením samotnej konštrukcie batérie.

Ak sa táto technológia podarí ďalej rozvinúť, mohla by sa stať základom nového typu ekologických batérií bez ťažkých kovov a toxických materiálov. Vitamínovo-cukrové batérie by tak mohli v budúcnosti napájať domácnosti či menšie zariadenia, a to lacno, bezpečne a s rešpektom k prírode.

Čítajte viac z kategórie: Novinky