Hemoglobin är ett protein i röda blodkroppar som transporterar syre från lungorna till kroppens vävnader. Det är avgörande för liv. Tänk om hemoglobin också kunde användas i apparater som zink-luft-batterier, där syre är viktigt? Forskare utvecklade det allra första batteriet med hemoglobin som har flera fördelar och kan fungera i cirka 20 till 30 dagar.
Forskare vid universitetet i Córdobas kemiska institut för energi och miljö har framgångsrikt skapat världens första biokompatibla batteri med hjälp av hemoglobin , vilket inte är skadligt för kroppen. Detta kommer att underlätta elektrokemiska reaktioner och fungera 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 , en UCO-forskare, förklarar: ”För att vara en bra katalysator i syrereduktionsreaktionen måste katalysatorn ha två egenskaper: den måste snabbt absorbera syremolekyler och relativt lätt bilda vattenmolekyler. Och hemoglobinet 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 strävar efter att verifiera och utveckla hemoglobins lovande egenskaper för redoxprocessen vid energiproduktion. Detta initiativ har sitt ursprung i en studie vid Oxford University och ett slutligt examensarbete vid UCO, som visar hemoglobins potential 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 alternativet till de litiumjonbatterier som används idag. 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 sitt prototypbiokompatibla batteri med endast 0.165 milligram hemoglobin, vilket bibehöll strömmen i 20 till 30 dagar.
Se även : CarbonScape revolutionerar elbilsbatterier 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 allra första batteriet med hjälp av hemoglobin, men det finns fortfarande utrymme för förbättringar. Dess största nackdel ligger i att det är ett primärbatteri som bara kan urladda elektrisk energi och inte kan laddas om. Teamet vidtar dock redan nödvändiga åtgärder för att söka efter ett annat biologiskt protein som kan omvandla vatten till syre, vilket effektivt gör att batteriet kan laddas om. 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 : Zink-luft-batteri baserat på humant hemoglobin i neutral elektrolyt
