ヘモグロビンは赤血球に含まれるタンパク質で、肺から体組織へ酸素を運ぶ役割を担っています。生命維持に不可欠な物質です。では、酸素が重要な亜鉛空気電池のような機器にもヘモグロビンを利用できたらどうでしょうか？科学者たちは、ヘモグロビンを用いた世界初の電池を開発しました。この電池は様々な利点を持ち、約20～30日間稼働します。
コルドバ大学エネルギー・環境化学研究所の研究者らは、人体に無害なヘモグロビンを用いた、世界初の生体適合性電池の開発に成功した。この電池は電気化学反応を促進し、約20～ 30日間稼働する。この革新的な電池は、電気化学反応におけるヘモグロビンの力を利用し、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。
UCOの研究者であるマヌエル・カノ・ルナ氏は、 「酸素還元反応において優れた触媒となるためには、触媒は2つの特性を備えている必要があります。それは、酸素分子を素早く吸収することと、比較的容易に水分子を生成することです。そして、ヘモグロビンはこれらの条件を満たしていました」と説明する。
チームは以下のメンバーで構成されています。
- コルドバ大学（UCO）の物理化学（FQM-204）および無機化学（FQM-175）グループ
- チームの カルタヘナ工科大学
カルタヘナの研究チームは、エネルギー生成における酸化還元プロセスにおいて、ヘモグロビンが持つ有望な特性を検証し、開発することを目指している。この取り組みは、オックスフォード大学の研究とUCO（セントラル・オックスフォード大学）の卒業研究プロジェクトから着想を得たもので、この種のシステムにおけるヘモグロビンの可能性を示している。
彼らの新しい研究は、モバイル機器の需要の高まりと再生可能エネルギーの使用増加に対応したバッテリーの選択肢を示唆している。現在のリチウムイオンバッテリーはリチウム不足と環境への影響という問題に直面しているため、これは重要である。
ヘモグロビン電池の働き
亜鉛空気電池は、現在使用されているリチウムイオン電池に代わる最も持続可能な選択肢である。新たに開発されたこの電池では、ヘモグロビンが触媒として機能する。
- これは意志 電気化学反応を促進する、酸素還元反応（ORR）。
- これにより、空気がバッテリーに入り、バッテリーのカソードまたはプラス極で酸素が還元され、水に変換されます。
- その結果、電子が放出され、電池の負極または陽極に渡されます。ここで亜鉛の酸化が起こります。
この過程で、研究チームはわずか0.165ミリグラムのヘモグロビンを用いて、生体適合性プロトタイプ電池の機能を実現し、20～30日間電力を維持することに成功した。
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亜鉛空気ヘモグロビン電池の利点
彼らが開発したバッテリーのプロトタイプは、優れた性能だけでなく、その他の重要な利点も備えています。
- 空気亜鉛電池は より耐久性のある湿度の影響を受け、特別な製造環境を必要とする他のバッテリーとは異なり、厳しい気象条件にも耐えることができます。
- さらに、カノ・ルナは、生体適合性触媒としてのヘモグロビンの使用は、このタイプのバッテリーの統合に大きな可能性を示していると指摘している。 ペースメーカーなどの医療機器に使用されます。
バッテリーは血液の pH 値に近い pH 7.4 で動作します。動物性タンパク質 (ヘモグロビン) もほとんどの哺乳類に含まれているため使用できます。
科学者たちはヘモグロビンを用いた世界初の電池を開発したが、まだ改良の余地がある。主な欠点は、電気エネルギーを放電することしかできず、充電できない一次電池であることだ。しかし、研究チームは既に、水を酸素に変換できる別の生物学的タンパク質を探し出し、電池の充電を可能にするための必要な措置を講じている。さらに、これらの電池は機能するために酸素を必要とするため、宇宙空間での使用には適さない点にも留意する必要がある。
