Мировая наука

Гемоглобин и альтернативная энергетика

29.01.2024

1233



Исследователи из Университета Кордовы (Аргентина) в сотрудничестве с другими научными учреждениями разработали новый тип батареи, используя гемоглобин в качестве катализатора в воздушно-цинковых батареях. 

Эта биосовместимая батарея может работать до 30 дней и обладает рядом преимуществ, таких как экологичность и пригодность для использования в устройствах, предназначенных для тела человека. 

Несмотря на то, что эта инновация не является перезаряжаемой, она знаменует собой значительный шаг на пути к альтернативам экологически чистым батареям, устраняя ограничения существующих литий-ионных батарей. Гемоглобин в данном случае используется для облегчения электрохимических реакций, сохраняя функциональность примерно от 20 до 30 дней.

Гемоглобин — это белок, присутствующий в красных кровяных тельцах, который отвечает за транспортировку кислорода из легких к различным тканям организма (а затем за перенос углекислого газа наоборот). Он имеет очень высокое сродство к кислороду и имеет основополагающее значение для жизни, но что, если бы он был также ключевым элементом для электрохимических устройств, в которых кислород также играет важную роль, таких как воздушно-цинковые батареи?

Гемоглобин предложено  использовать в качестве катализатора. Белок, который отвечает за облегчение электрохимической реакции, называемой реакцией восстановления кислорода (ORR). В результате этой реакции после попадания воздуха в батарею кислород восстанавливается и превращается в воду в одной из частей батареи,   высвобождая электроны, которые переходят к другой части батареи (аноду или отрицательному полюсу), где и происходит окисление цинка.

Благодаря этому процессу учёным удалось заставить свой прототип биосовместимой батареи работать с 0,165 миллиграммами гемоглобина в течение 20–30 дней.

Помимо высоких характеристик, прототип батареи имеет и другие преимущества. Прежде всего, воздушно-цинковые аккумуляторы более устойчивы и выдерживают неблагоприятные атмосферные условия, в отличие от других аккумуляторов, подверженных воздействию влажности и требующих для своего производства инертной атмосферы.

Разработчики уверены, что использование гемоглобина в качестве биосовместимого катализатора весьма перспективно в современной медицине, например в устройствах, интегрированных в организм человека,  таких как кардиостимуляторы. Фактически, батарея работает при pH 7,4, что соответствует pH крови. Кроме того, поскольку гемоглобин присутствует почти у всех млекопитающих, можно использовать и белок животного происхождения. 

DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513



«« | »»
Последние новости