Гемоглобин — это белок в эритроцитах, который переносит кислород из легких в ткани организма. Он имеет решающее значение для жизни. Что, если гемоглобин можно было бы также использовать в таких устройствах, как цинково-воздушные батареи, где кислород важен? Ученые разработали первую в мире батарею с использованием гемоглобина, которая имеет ряд преимуществ и может работать около 20- 30 дней.
Исследователи из Химический институт энергетики и окружающей среды Университета Кордовы успешно создали Первая в мире биосовместимая батарея с использованием гемоглобина, который не вреден для организма. Это поможет электрохимическим реакциям, работающим около 20 с 30 дней. Эта революционная батарея использует силу гемоглобина в электрохимической реакции, преобразуя химическую энергию в электричество.
Мануэль Кано Лунаисследователь UCO объясняет: «Чтобы быть хорошим катализатором в реакции восстановления кислорода, катализатор должен обладать двумя свойствами: он должен быстро поглощать молекулы кислорода и относительно легко образовывать молекулы воды. И гемоглобин отвечал этим требованиям».
В состав команды входят:
- Группы физической химии (FQM-204) и неорганической химии (FQM-175) в Университете Кордовы (UCO)
- Команда из г. Картахенский политехнический университет
Команда Картахены стремится проверить и развить многообещающие свойства гемоглобина для окислительно-восстановительного процесса генерации энергии. Эта инициатива возникла из исследование Оксфордского университета и выпускной проект в UCO, демонстрирующий потенциал гемоглобина в этом типе системы.
Их новое исследование предлагает варианты аккумуляторов для растущего спроса на мобильные устройства и увеличивающегося использования возобновляемых источников энергии. Это важно, поскольку современные литий-ионные аккумуляторы сталкиваются с проблемами дефицита лития и воздействия на окружающую среду.
Работа гемоглобиновой батареи
Цинк-воздушные батареи являются наиболее устойчивая альтернативаs к используемым в настоящее время литий-ионным батареям. В недавно разработанных батареях гемоглобин будет выполнять функцию катализатора.
- Это воля облегчить электрохимическую реакцию, Реакция восстановления кислорода (ОВК).
- Это приводит к тому, что воздух попадает в батарею, где восстанавливает кислород и преобразуется в воду на катоде или положительном полюсе батареи.
- Таким образом, высвобождаются электроны, которые переходят к отрицательному полюсу или аноду батареи. Здесь происходит окисление цинка.
В ходе этого процесса команда успешно добилась функциональности своего прототипа биосовместимой батареи, используя всего 0.165 миллиграмма гемоглобина. поддержание власти в течение 20 лет 30 дней.
Преимущества цинково-воздушной гемоглобиновой батареи
Разработанный ими прототип аккумулятора демонстрирует не только высокую производительность, но и другие существенные преимущества.
- Цинк-воздушные батареи более прочныйи могут выдерживать суровые погодные условия, в отличие от других аккумуляторов, которые подвержены воздействию влажности и требуют специальных условий производства.
- Кроме того, Кано Луна отмечает, что использование гемоглобина в качестве биосовместимого катализатора открывает большие перспективы для интеграции этого типа батарей. в медицинских приборах, таких как кардиостимуляторы.
Батарея работает при pH 7.4, что аналогично pH крови. Животный белок (гемоглобин) также может быть использован, поскольку он содержится в большинстве млекопитающих.
Ученые разработали первую в мире батарею с использованием гемоглобина, но ее еще предстоит усовершенствовать. главный недостаток заключается в том, что это первичная батарея, которая может только разряжать электрическую энергию и не может быть перезаряжена. Однако команда уже предпринимает необходимые шаги для поиска другого биологического белка, способного преобразовывать воду в кислород, что позволит эффективно перезарядить батарею. Кроме того, важно отметить, что для работы этих батарей потребуется присутствие кислорода, что делает их непригодными для использования в космосе.
Источник: Цинк-воздушная батарея на основе человеческого гемоглобина в нейтральном электролите
