Hemoglobiini on punasoluissa oleva proteiini, joka kuljettaa happea keuhkoista kehon kudoksiin. Se on elintärkeä elämälle. Entä jos hemoglobiinia voitaisiin käyttää myös laitteissa, kuten sinkki-ilma-akuissa, joissa happi on tärkeä? Tutkijat kehittivät kaikkien aikojen ensimmäisen hemoglobiinia käyttävän akun, jolla on useita etuja ja joka voi toimia noin 20–30 päivää.
Córdoban yliopiston kemian instituutin energia- ja ympäristötieteiden tutkijat ovat onnistuneesti luoneet maailman ensimmäisen bioyhteensopivan akun käyttäen hemoglobiinia , joka ei ole haitallista keholle. Tämä auttaa sähkökemiallisia reaktioita ja toimii noin 20–30 päivää. Tämä mullistava akku valjastaa hemoglobiinin voiman sähkökemiallisessa reaktiossa ja muuntaa kemiallisen energian sähköksi.
UCO:n tutkija Manuel Cano Luna selittää: ”Jotta katalyytistä tulisi hyvä hapen pelkistysreaktiossa, sillä on oltava kaksi ominaisuutta: sen on absorboitava nopeasti happimolekyylejä ja muodostettava vesimolekyylejä suhteellisen helposti. Ja hemoglobiini täytti nämä vaatimukset.”
Joukkue koostuu seuraavista:
- Fysikaalisen kemian (FQM-204) ja epäorgaanisen kemian (FQM-175) ryhmät Córdoban yliopistossa (UCO)
- Joukkue ko Cartagenan ammattikorkeakoulu
Cartagenan tiimi pyrkii varmistamaan ja kehittämään hemoglobiinin lupaavia ominaisuuksia energiantuotannon redox-prosessissa. Tämä aloite sai alkunsa Oxfordin yliopiston tutkimuksesta ja UCO:n lopputyöprojektista, jotka osoittivat hemoglobiinin potentiaalin tällaisessa järjestelmässä.
Heidän uudessa tutkimuksessaan ehdotetaan akkuvaihtoehtoja mobiililaitteiden kasvavaan kysyntään ja uusiutuvan energian lisääntyvään käyttöön. Tämä on tärkeää, koska nykyiset litiumioniakut kohtaavat ongelmia, jotka liittyvät litiumin niukkuuteen ja ympäristövaikutuksiin.
Hemoglobiiniakun toiminta
Sinkki-ilma-akut ovat kestävin vaihtoehto nykyisille litiumioniakuille. Uusissa akuissa hemoglobiini toimisi katalyyttinä.
- Tämä helpottaa sähkökemiallista reaktiota, Oxygen Reduction Reaction (ORR).
- Tämä johtaa ilmaa akkuun vähentämään happea ja muuttumaan vedeksi akun katodissa tai positiivisessa navassa.
- Siten vapautuu elektroneja, jotka kulkevat akun negatiiviselle napalle tai anodille. Tässä tapahtuu sinkin hapettumista.
Tämän prosessin aikana tiimi saavutti onnistuneesti bioyhteensopivan akun prototyypin toimivuuden vain 0.165 milligrammalla hemoglobiinia, mikä piti virtaa yllä 20–30 päivää.
Katso myös : CarbonScape mullistaa sähköautojen akut puupohjaisella biografiitilla
Sinkki-ilma-hemoglobiiniakun plussat
Heidän kehittämänsä akun prototyyppi esittelee paitsi vahvaa suorituskykyä myös muita merkittäviä etuja.
- Sinkki-ilma-akut ovat kestävämpie ja kestää vaikeita sääolosuhteita, toisin kuin muut akut, joihin vaikuttaa kosteus ja jotka tarvitsevat erityisiä valmistusympäristöjä.
- Lisäksi Cano Luna huomauttaa, että hemoglobiinin käyttö biologisesti yhteensopivana katalyyttinä on suuri lupaus tämän tyyppisten akkujen integroimiseksi. lääketieteellisissä laitteissa, kuten sydämentahdistimissa.
Akku toimii pH:ssa 7.4, joka on samanlainen kuin veren pH. Eläinproteiinia (hemoglobiinia) voidaan myös käyttää, koska sitä löytyy useimmista nisäkkäistä.
Tutkijat kehittivät ensimmäisen hemoglobiinia käyttävän akun, mutta siinä on vielä parantamisen varaa. Sen suurin haittapuoli on, että se on primaariakku, joka voi purkaa vain sähköenergiaa eikä sitä voida ladata uudelleen. Tiimi on kuitenkin jo ryhtynyt tarvittaviin toimiin etsiäkseen toista biologista proteiinia, joka kykenee muuttamaan veden hapeksi, mikä mahdollistaa akun tehokkaan lataamisen. Lisäksi on tärkeää huomata, että nämä akut vaatisivat toimiakseen hapen läsnäoloa, mikä tekee niistä sopimattomia käytettäväksi avaruudessa.
Lähde : Ihmisen hemoglobiinipohjainen sinkki-ilmaparisto neutraalissa elektrolyytissä
