Ученые создали экологически чистую батарейку на основе витамина B2
Достижения в области разработки аккумуляторов движутся в различных направлениях, включая поиск биоразлагаемых, экологически безопасных и безопасных для человека ингредиентов аккумуляторов. Новым и многообещающим открытием на этом пути является разработка проточной батареи, основанной на процессах, имитирующих выработку энергии в организме человека.
Более безопасную технологию просто сложно представить – основными ингредиентами процесса являются витамин В2 и глюкоза.
Витамин и ложка сахара могут стать буквально основой экологических батареек нового поколения. Об открытии сообщили в журнале ACS Energy Letters исследователи из Бингемтонского университета в США. В разработке не используются металлические катализаторы или опасные соединения для электродов и электролита. При окислении глюкозы высвобождаются электроны, а носителем заряда становится рибофлавин – обычный витамин В2. Примерно такие же процессы происходят в организме человека, когда поступающая с пищей глюкоза преобразуется ферментами и молекулами в жизнеобеспечивающую энергию, а ее фактическим носителем является рибофлавин.
Проточные аккумуляторы отличаются от обычных тем, что запасают энергию в жидком электролите, циркулирующем в системе. Когда электролит движется между положительным и отрицательным электродами, внутри него происходят химические реакции, которые выделяют или сохраняют энергию. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются ванадиевые проточные батареи.
Прототип витаминно-глюкозной проточной батареи при комнатной температуре работал так же хорошо, как коммерческий ванадиевый проточный аккумулятор, что подчеркивает отличные перспективы разработки.
Кроме того, в новой конструкции биоразлагаемой батареи традиционные золотые и платиновые катализаторы были заменены угольными электродами. На отрицательном электроде глюкоза окисляется, теряя электроны, которые немедленно поглощаются витамином B2, а на положительном электроде электроны соединяются с кислородом или феррицианидом калия, создавая ток. При этом витамин рибофлавин остается стабильным даже в сильнощелочной среде, что необходимо для поддержания активности глюкозы.
Элемент на основе феррицианида калия имеет такую же удельную мощность при комнатной температуре, что и коммерческие проточные ванадиевые батареи. Это доказывает, что рибофлавин может работать наравне с системами на основе металлов. Версия на основе кислорода реагирует медленнее, но более практична и экономична для крупномасштабного производства. Незначительной проблемой является деградация рибофлавина на свету в присутствии кислорода, но она решаема. Более высокая удельная мощность аккумулятора при наличии кислорода остается привлекательной.
После завершения создания аккумуляторной системы на основе рибофлавин-глюкозы она может стать важным шагом на пути к устойчивому хранению энергии. Благодаря натуральным, биоразлагаемым и дешевым компонентам такие батареи однажды могут стать экологически чистой альтернативой электроснабжению домов или небольших устройств без использования токсичных металлов и зависимости от сложных цепочек поставок.
