Vedci využili dôležitú zložku našej krvi na vývoj prvej batérie svojho druhu
Vedci predstavili koncept zinkovo-vzduchovej batérie, ktorá používa hemoglobín ako katalyzátor.
Hemoglobín sa nachádza v červených krvinkách a jeho úlohou je prenášať kyslík z pľúc do celého tela. Výskumníci vedia, že hemoglobín je základom pre život, no v rámci nového výskumu zisťovali, či by mohol hrať úlohu v špeciálnom novom druhu zinkovo-vzduchovej batérie, v ktorej hrá kyslík rovnako veľmi dôležitú úlohu.
Na túto otázku sa rozhodli nájsť odpoveď výskumníci z University of Cordoba. V rámci novému štúdie sa im podarilo dokázať, že hemoglobín má sľubné vlastnosti pri redoxnej reakcií, ktorá v prípade tejto batérie slúži na generovanie energie. Výsledkom ich výskumu je prvá biokompatibilná batéria, čo znamená, že takáto batéria nie je škodlivá pre ľudské telo.
Zinkovo-vzduchové batérie sa považujú za najudržateľnejšiu alternatívu k lítium-iónovým batériám, ktoré momentálne dominujú na tomto trhu. V prípade zinkovo-vzduchových batérií by hral hemoglobín úlohu katalyzátora. Hemoglobín v prípade batérie spúšťa kyslíkovo redukčnú reakciu, ktorá sa začína, keď vzduch vchádza do batérie.
Keď sa reakcia začne, kyslík sa redukuje a premieňa sa v jednej časti batérie na vodu. Tým sa uvoľňujú elektróny, ktoré prechádzajú do druhej časti batérie, na anódu. Tam sa odohráva oxidácia zinku.
“Dobrý katalyzátor v kyslíkovo redukčnej reakcii musí mať dve vlastnosti. Prvou je, že musí rýchlo absorbovať kyslíkové molekuly. Druhou je, že musí vytvárať jednoducho molekuly vody. Hemoglobín tieto požiadavky spĺňa,” tvrdí Manuel Cano Luna, jeden z autorov štúdie.
Vhodná alternatíva k lítium-iónovým batériám
Okrem týchto požadovaných vlastností má koncept batérie aj ďalšie výhody. Zinkovo-vzduchové batérie sú udržateľné a dokážu ustáť aj nepriaznivejšie počasie. Iné batérie sú ovplyvnené napríklad vlhkosťou alebo príliš nízkymi a vysokými teplotami. Použitie hemoglobínu ako katalyzátora môže zároveň vedcom otvoriť dvere vo výskumoch zariadení integrovaných priamo do ľudského tela, napríklad kardiostimulátoroch. Hemoglobín sa zároveň nachádza v krvi takmer všetkých cicavcov, čiže výskumníci môžu použiť pri výrobe batérie aj zvierací hemoglobín.
Neprehliadnite
Zinkovo-vzduchová batéria s hemoglobínovým katalyzátorom má podľa slov autorov ešte priestor na vylepšenie. Najväčšou nevýhodou je to, že momentálne nie je nabíjateľná a vybíja len elektrickú energiu. Zároveň batéria funguje len za prítomnosti kyslíku, čiže ju nemožno použiť vo vesmíre. Autori štúdie momentálne hľadajú ďalší biologický proteín, ktorý by dokázal premeniť vodu na kyslík, čím by sa batéria dokázala opäť nabiť.
Autori štúdie vysvetľujú, že aj napriek týmto nedostatkom má batéria obrovský potenciál ako alternatíva k tradičným lítiovo-iónovým batériám, ktoré nájdeme v laptopoch, smartfónoch a rade ďalších elektronických spotrebičov. Zinkovo-vzduchová batéria zároveň predstavuje zelenší spôsob ako sa vysporiadame s klimatickou krízou. Vedci momentálne hľadajú vhodné technológie, ktoré by dokázali energiu získanú z obnoviteľných zdrojov uložiť vo forme chemickej energie.
Komentáre