Sladkorna biobaterija ima 10-krat več energije kot litij: pametni telefon bo kmalu deloval na encime

Kot verjetno že veste, je sladkor - glukoza, fruktoza, saharoza, dekstroza - s sesanjem pločevinaste kokakole in žvečenjem sladkarij odličen vir energije. Biološko gledano so molekule sladkorja energetsko goste, enostavne za prevoz in poceni za prebavo. Obstaja razlog, da skoraj vsaka živa celica na Zemlji svojo energijo (ATP) ustvarja iz glukoze. Zdaj so raziskovalci v podjetju Virginia Tech uspešno ustvarili gorivno celico na sladkor, ki ima gostoto shranjevanja energije 596 amp-ur na kilogram - ali 'za en red velikosti' višjo od litij-ionskih baterij. To gorivno celico je mogoče znova napolniti z raztopino maltodekstrina, njeni stranski produkti pa sta elektrika in voda. Glavni raziskovalec Y.H. Percival Zhang pravi, da bi tehnologijo lahko začeli tržiti že v treh letih.

Zdaj ni ravno novica, da je sladkor odličen vir energije. Kot kulturo jo verjetno poznamo že od nekdaj Homo sapiens . Težava je v tem, da je pridobivanje te energije težko, razen če ste živ organizem ali kakšna zažigalna naprava. V naravi se uporablja encimska pot - proizvodna linija po meri narejenih encimov, ki se mešajo z molekulami glukoze, dokler ne postanejo ATP. Ker je dovolj enostavno proizvajati encime v velikih količinah, so raziskovalci poskušali ustvariti gorivne celice, ki uporabljajo umetni 'metabolizem' za razgradnjo glukoze na elektriko (biobaterije), vendar se je v preteklosti izkazalo, da je zelo težko najti pravo pot za največjo učinkovitost in da ostanejo encimi dalj časa na pravem mestu.

Diagram encimske gorivne celice. Majhne stvari Pac-Man so encimi.

Zhang in prijatelji iz Virginia Tech pa so zdaj zgradili gorivno celico z visoko gostoto, ki z encimsko potjo ustvarja veliko električne energije iz glukoze. Zdi se, da ni veliko informacij o tem, kako stabilna je ta biobaterija pri več polnjenjih, toda če Zhang misli, da bi jo bilo mogoče tržiti v treh letih, je to zelo dober znak. Zanimivo je, da raziskovalni članek pravi, da encimi niso imobilizirani - kar pomeni, da je Zhang našel določeno kemijsko baterijo, ki ne zahteva, da bi bili encimi na mestu ... ali pa, da delujejo le zelo kratek čas.

Gostota energije različnih vrst baterij. '15% maltodekstrin', temno modre barve, je baterija, o kateri razpravljamo tukaj.

Biobaterija Virginia Tech uporablja 13 encimov in zrak (to je biobaterija, ki diha z zrakom), da proizvede skoraj 24 elektronov iz ene glukozne enote. To ustreza izhodni moči 0,8 mW / cm, trenutni gostoti 6 mA / cm in gostoti shranjevanja energije 596 Ah / kg. Ta zadnja številka je impresivna, saj približno desetkrat presega energijsko gostoto litij-ionskih baterij v vaših mobilnih napravah. (Raziskovalna naloga: doi: 10.1038 / ncomms4026 - 'Sladkorna biobaterija z visoko energijsko gostoto na osnovi sintetične encimske poti')

Če se Zhangove biobaterije izpraznijo, boste morda kmalu napolnili pametni telefon, tako da boste vlili raztopino 15% maltodekstrina. Ta baterija ne bi bila samo zelo varna (proizvaja vodo in elektriko), ampak bi bila zelo poceni in zelo zelena. Zdi se, da se to popolnoma ujema z Zhangovo domačo stranjo, ki govori o tem, kako so njegovi glavni cilji v življenju nadomeščanje surove nafte s sladkorjem in prehranjevanje sveta.

Drugo področje, na katerem bi biobaterije lahko bile koristne, je napajanje vsadljenih naprav, kot so srčni spodbujevalniki - ali, v prihodnosti, podkožni senzorji in računalniki . Takšna biobaterija bi lahko hranite z glukozo v krvnem obtoku , ki zagotavlja neskončno oskrbo z varno elektriko za nešteto vsadkov, ki jih bodo zagotovo imeli futuristični tehnokrati.