2883
Вчені з Хімічного інституту енергії та довкілля (IQUEMA) Кордовського університету з’ясували, що вітамін B12, необхідний людському організму, може допомагати живити акумулятор. Розробкою займалася дослідницька група фізичної хімії FQM-204. Ідеться про цинк-повітряну батарею, у якій цей вітамін може виконувати роль каталізатора.
Як працює цинк-повітряна батарея
Цинк-повітряна батарея виробляє електрику внаслідок хімічних реакцій між цинком і киснем, який надходить із навколишнього повітря. На відміну від звичайних акумуляторів, де всі реактивні матеріали зберігаються всередині, така батарея бере кисень із довкілля. Завдяки цьому вона легша та має високу щільність енергії, тобто здатна накопичувати багато енергії відносно власної ваги. Такі батареї вже застосовують у невеликих пристроях, зокрема в слухових апаратах.
Цинк має й інші переваги: його багато, і його можна переробляти. Крім того, у цих батареях використовують негорючі електроліти на водній основі, тож вони потенційно безпечніші за літій-іонні. Видобування сировини для останніх створює економічні, соціальні та екологічні проблеми.
Один каталізатор для заряджання й розряджання
Зробити цинк-повітряну батарею перезарядною непросто. Для цього потрібен каталізатор, тобто речовина, яка допомагає перебігу хімічних реакцій. Вона має забезпечувати як вироблення електрики, так і зворотний процес під час заряджання.
Вітамін B12, відомий також як кобаламін, виявився вдалим кандидатом. У його молекулі міститься кобальт (III), форма металу кобальту, яка допомагає запустити ці реакції. Вітамін природно виробляють деякі бактерії, його також випускають промислово для харчової та фармацевтичної галузей. Він міститься в продуктах тваринного походження, застосовується проти нестачі поживних речовин, а разом з іншими вітамінами групи B став популярним засобом від похмілля, оскільки може зменшувати втому.
Дослідник Антоніо Хесус Фернандес Ромеро пояснив, чому B12 підходить для цієї мети. За його словами, вітамін відповідає необхідним умовам для роботи хорошого каталізатора: під час розряду він сприяє відновленню кисню до води, а під час заряджання допомагає його виробленню.
Головна складність полягала в тому, щоб утримати вітамін усередині батареї. B12 легко розчиняється у воді, тому його не можна просто додати в акумулятор із водним електролітом. Учені закріпили вітамін на одностінних вуглецевих нанотрубках, надзвичайно тонких вуглецевих структурах. Вони утримують його на місці та не заважають хімічним реакціям. За словами дослідників, їхній підхід копіював процес, у якому амінокислоти з’єднуються в білки.
Автор дослідження Мануель Кано Луна розповів, що команда спиралася на властивості, які можна знайти в природних матеріалах, щоб використати їх у нових батареях. Це вже третій прототип батареї цієї групи, де каталізатором слугує біологічна молекула. Раніше вчені пробували гемоглобін із залізом (II) і каталазу із залізом (III).
Головна новинка з вітаміном B12 полягає в тому, що акумулятор можна перезаряджати. У тестах він витримав до 250 циклів.
Прототип поки що експериментальний. Втім, результати свідчать, що природні молекули можуть допомогти створити дешевші та стабільніші системи зберігання енергії. Після подальшої розробки перезарядні цинк-повітряні батареї могли б накопичувати надлишок електрики з відновлюваних джерел. Це один зі складних моментів переходу на чистішу енергетику.
Джерело: 24tv.ua
