Πρωτότυπη μπαταρία ροής εμπνευσμένη από τον ανθρώπινο μεταβολισμό υπόσχεται ασφαλέστερη και φθηνότερη οικιακή αποθήκευση ενέργειας
Ερευνητές δημιούργησαν μια πρωτότυπη μπαταρία ροής που τροφοδοτείται από τη βιταμίνη Β2 (ριβοφλαβίνη) και τη γλυκόζη. Το σύστημα, εμπνευσμένο από τον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο σώμα διασπά τη γλυκόζη για την παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιώντας ένζυμα, ενσωματώνει τη ριβοφλαβίνη ως διαμεσολαβητή (mediator) σε μια κυψέλη ροής. Ο διαμεσολαβητής ριβοφλαβίνη βοήθησε στη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ηλεκτροδίων της μπαταρίας και του ηλεκτρολύτη γλυκόζης, δημιουργώντας μια ηλεκτροχημική ροή από την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στη ζάχαρη.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Κόπωση που δεν φεύγει: Πώς το μαγνήσιο και η βιταμίνη Β12 μπορούν να αναζωογονήσουν τον οργανισμό
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Η EFSA αξιολογεί το έλαιο δενδρολίβανου ως ασφαλές πρόσθετο στις ζωοτροφές
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο ACS Energy Letters, αναδεικνύει μια πολλά υποσχόμενη οδό προς την ασφαλέστερη και πιο οικονομικά προσιτή αποθήκευση ενέργειας για οικιακή χρήση.
Πώς λειτουργεί το «ζάχαρο» της μπαταρίας
Οι μπαταρίες ροής αποθηκεύουν ηλεκτροχημική ενέργεια σε δύο ηλεκτρολύτες που ρέουν μέσω του συστήματος. Καθώς οι αντιδράσεις συμβαίνουν στους ηλεκτρολύτες και στα ηλεκτρόδια, η αποθηκευμένη χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική, και αντίστροφα. Επειδή τα περισσότερα φυτά περιέχουν γλυκόζη, η ζάχαρη αυτή έχει τη δυνατότητα να είναι ένας άφθονος και χαμηλού κόστους ηλεκτρολύτης ως πηγή ενέργειας σε μια μπαταρία ροής.
Ωστόσο, τα υφιστάμενα πρωτότυπα κυψελών καυσίμου γλυκόζης απαιτούν καταλύτες ευγενών μετάλλων για τη διάσπαση των μορίων της ζάχαρης και την παραγωγή ενέργειας. Αυτά τα μοντέλα παράγουν μικρή ισχύ και είναι δύσκολο να κλιμακωθούν για βιομηχανική χρήση. Η ριβοφλαβίνη, από την άλλη πλευρά, έχει δείξει πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα σε άλλους τύπους μπαταριών ροής ως εναλλακτική λύση στους μεταλλικούς καταλύτες, καθώς η βιταμίνη είναι σταθερή στο βασικό pH που απαιτείται από τους ηλεκτρολύτες στις κυψέλες ροής γλυκόζης.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Πρωτοποριακή δοκιμή με τεχνητή νοημοσύνη ελέγχει διαφημίσεις αλκοόλ για τήρηση κανόνων
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Πάνω από 350.000 πολίτες απαιτούν νόμο που θα απαγορεύει την ασπαρτάμη στην Ευρωπαϊκή Ένωση
Για την κατασκευή της μπαταρίας, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε υλικό άνθρακα για τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια. Ο ηλεκτρολύτης που ρέει γύρω από το αρνητικό ηλεκτρόδιο περιείχε μια ενεργή μορφή ριβοφλαβίνης και γλυκόζης, ενώ στον θετικό ηλεκτρολύτη περιλαμβανόταν σιδηροκυανιούχο κάλιο ή οξυγόνο.
Επιδόσεις και προκλήσεις
Σε μια επίδειξη με την κυψέλη ροής που περιείχε σιδηροκυανιούχο κάλιο, η ομάδα παρατήρησε τη μετακίνηση ηλεκτρονίων και μια πυκνότητα ισχύος σε θερμοκρασία δωματίου συγκρίσιμη με αυτή των υφιστάμενων μπαταριών ροής που χρησιμοποιούν μέταλλο βαναδίου. Αντίθετα, η κυψέλη ροής που περιείχε οξυγόνο, αν και πιο οικονομική επιλογή για πρακτική χρήση, είχε βραδύτερες αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια. Οι ερευνητές εικάζουν ότι αυτό πιθανώς οφείλεται στη διάσπαση της ριβοφλαβίνης από το οξυγόνο παρουσία φωτός, κάτι που θα οδηγούσε σε αυτο-εκφόρτιση της μπαταρίας. Ωστόσο, η έκδοση με οξυγόνο εξακολουθεί να παρουσιάζει βελτιωμένη πυκνότητα ισχύος σε σχέση με προηγούμενα μοντέλα.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Τρία ελαιόλαδα διαφορετικών εταιρειών αποσύρονται μετά από υποβάθμιση ποιότητας – Δείτε μάρκες και εταιρείες
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Μπισκότα και κουλούρια: πόσο επηρεάζουν πραγματικά την καρδιά μας; Μελέτη του King’s College London και του Maastricht
Οι ερευνητές δηλώνουν ότι σκοπεύουν να βελτιώσουν την πυκνότητα ισχύος της κυψέλης ροής γλυκόζης που περιέχει οξυγόνο, αποτρέποντας τις φωτο-αντιδράσεις με τη ριβοφλαβίνη και βελτιώνοντας τη μηχανική της κυψέλης. Όπως τονίζει ο Jong-Hwa Shon, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, «Χρησιμοποιώντας μη τοξικά συστατικά που είναι ταυτόχρονα φθηνά και φυσικά άφθονα, αυτό το σύστημα προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη οδό προς την ασφαλέστερη και πιο προσιτή οικονομικά αποθήκευση ενέργειας για οικιακή χρήση».
