Сахарная батарея с рекордной энергетической плотностью
В Виргинском технологическом институте разработали батарею, работающую на сахаре, и обладающую непревзойденной энергетической плотностью (количеством запасенной энергии на единицу веса). Это изобретение обещает дать нам более дешевые, перезаряжаемые и биоразлагаемые аккумуляторы.
Батареи на сахаре изобретали и раньше, но у нового устройства энергетическая плотность на порядок выше, чем у других (т.е. она больше времени работает без перезарядки). Уже через три года батареи Персиваля Чзана (Percival Zhang) можно будет устанавливать на мобильные телефоны, планшеты, видеоприставки и другие «вечно голодные» электронные устройства.
«Сахар – это отличное накапливающее энергию соединение, встречающееся в природных условиях. Так что вполне логично попробовать поставить его на службу человечеству, как экологически чистую батарею», - заявил Чзан.
В одних США ежегодно на свалки выбрасывают миллиарды тонн токсичных батарей, что угрожает и дикой природе, и здоровью человека. Если наладить производство сахарных батарей в массовом масштабе, эту угрозу можно существенным образом снизить.
Чзан и его коллеги разработали синтетический энзимный метаболический путь, который собирает с сахаров потенциалы заряда, чтобы вырабатывать электричество в энзимном топливном элементе. То есть, в качестве катализатора реакции вместо очень дорогой платины выступают дешевые биокаталитические ферменты.
Как и другие топливные элементы, сахарная батарея смешивает топливо (мальтодекстрин, полисахарид , получающийся в результате частичного гидролиза крахмала) с воздухом для выработки электричества (и воды, основного побочного продукта).
«Мы выпускаем все хранящиеся в сахарном сиропе электронные заряды шаг за шагом, с помощью каскада ферментов», - рассказывает Чзан.
В отличие от водородных и метаноловых топливных элементов, топливный раствор сахара не может ни загореться, ни взорваться, а также обладает большей энергетической плотностью. Батарею также легко перезаряжать – достаточно добавить туда еще сахара (это так же легко, как загрузить чернила в картридж принтера).
Изобретение представлено в журнале Nature Communications.
По материалам пресс-релиза университета.
Артём Космарский nauka21vek.ru