Hemoglobin är ett protein i röda blodkroppar som transporterar syre från lungorna till kroppsvävnader. Det är avgörande för livet. Tänk om hemoglobin också kunde användas i enheter som zink-luftbatterier, där syre är viktigt? Forskare utvecklade det första batteriet någonsin som använder hemoglobin som har flera fördelar och kan fungera i cirka 20 till 30 dagar.
Forskare vid University of Cordobas kemiska institut för energi och miljö har framgångsrikt skapat världens första biokompatibla batteri som använder hemoglobin, vilket inte är skadligt för kroppen. Detta kommer att hjälpa elektrokemiska reaktioner, arbetar i cirka 20 till 30 dagar. Detta revolutionerande batteri utnyttjar hemoglobinets kraft i den elektrokemiska reaktionen och omvandlar kemisk energi till elektricitet.
Manuel Cano Luna, förklarar en UCO-forskare, "För att vara en bra katalysator i syrereduktionsreaktionen måste katalysatorn ha två egenskaper: den behöver snabbt absorbera syremolekyler och bilda vattenmolekyler relativt lätt. Och hemoglobin uppfyllde dessa krav."
Teamet består av följande:
- Grupperna Fysikalisk kemi (FQM-204) och oorganisk kemi (FQM-175) vid University of Córdoba (UCO)
- Ett team från Polytechnic University of Cartagena
Cartagenas team siktar på att verifiera och utveckla hemoglobinets lovande egenskaper för redoxprocessen för energigenerering. Detta initiativ härrörde från en studie från University of Oxford och ett avslutande examensprojekt vid UCO, som visar potentialen för hemoglobin i denna typ av system.
Deras nya studie föreslår batterialternativ för den växande efterfrågan på mobila enheter och den ökande användningen av förnybar energi. Detta är viktigt eftersom nuvarande litiumjonbatterier har problem med litiumbrist och miljöpåverkan.
Hemoglobinbatteriet fungerar
Zink-luft-batterier är det mest hållbara alternativets till för närvarande använda litiumjonbatterier. I de nyutvecklade batterierna skulle hemoglobin fungera som en katalysator.
- Detta kommer underlätta den elektrokemiska reaktionen, syrereduktionsreaktion (ORR).
- Detta leder till att luften kommer in i batteriet för att reducera syre och omvandlas till vatten i batteriets katod eller positiva pol.
- Således frigörs elektroner som passerar till batteriets negativa pol eller anod. Det är där zinkoxidation sker.
Under denna process uppnådde teamet framgångsrikt funktionaliteten hos deras prototypbiokompatibla batteri med endast 0.165 milligram hemoglobin, bibehålla ström i 20 till 30 dagar.
Se även: CarbonScape revolutionerande EV-batterier med träbaserad biografit
Fördelar med zink-luft hemoglobinbatteri
Batteriprototypen de har utvecklat visar inte bara starka prestanda utan också andra betydande fördelar.
- Zink-luft-batterier är mer hållbare och klarar tuffa väderförhållanden, till skillnad från andra batterier som påverkas av fukt och behöver speciella tillverkningsmiljöer.
- Vidare påpekar Cano Luna att användningen av hemoglobin som en biokompatibel katalysator visar mycket lovande för integrationen av denna typ av batteri i medicinsk utrustning som pacemakers.
Batteriet fungerar vid pH 7.4, liknande blodets pH. Animaliskt protein (hemoglobin) kan också användas eftersom det finns i de flesta däggdjur.
Forskare utvecklade det första batteriet någonsin med hemoglobin, men det finns fortfarande utrymme för förbättringar. Dess största nackdelen ligger i att vara ett primärbatteri som bara kan ladda ur elektrisk energi och inte kan laddas om. Teamet tar dock redan de nödvändiga stegen för att hitta ett annat biologiskt protein som kan omvandla vatten till syre, vilket effektivt gör det möjligt att ladda batteriet. Dessutom är det viktigt att notera att dessa batterier skulle kräva närvaro av syre för att fungera, vilket gör dem olämpliga för användning i rymden.
Källa: Humant hemoglobinbaserat zink-luftbatteri i en neutral elektrolyt
