Літій-іонні акумулятори смартфона змінять цукрові?

7
14 квітня 2014

Американські вчені створили паливний елемент, що працює на цукровому сиропі, а точніше патоці. За словами керівника проекту Персіваля Чжана (Percival Zhang), професора Віргінського політехнічного університету в Блексбергу, перша модель такого паливного елемента повинна з'явитися на ринку років через три, пише Deutsche Welle

"Спочатку це буде портативний автономний зарядний пристрій для акумуляторів. З його допомогою можна заряджати акумулятор там, де немає доступу до розетки", - каже він.

Патока, або мальтодекстрин - цукристий продукт, що складається з декстрину, глюкози і мальтози і отримується з крохмалю (зазвичай кукурудзяного або картопляного) шляхом його неповного гідролізу. Біопаливний елемент, розроблений тепер Віргінськими фахівцями, виробляє електричний струм за рахунок реакції окислення цукрів киснем повітря.

Автори винаходу взяли за зразок живу природу: адже і в організмі людини основним джерелом енергії для метаболічних процесів служать вуглеводи, що розщеплюються ферментам, насамперед, глюкозою.

"Фермент - це біологічний каталізатор, - пояснює професор Чжан. - Ферменти можна використовувати для прискорення різних хімічних реакцій. Для нашого паливного елемента ми розробили особливу послідовність реакцій, в реалізації яких бере участь ціла група природних ферментів. Вони діють узгоджено, але в такому поєднанні, яке в природі не зустрічається".

13 ферментів забезпечують у цьому біопаливному елементі перебіг цілого каскаду реакцій, що послідовно розщеплюють патоку спочатку до глюкози, а потім до води і вуглекислого газу. Електрони, які вивільняються при цьому, перетікають від анода до катода, утворюючи електричний струм.

Сама по собі ідея такого ферментного паливного елемента не нова, проте до цих пір всі прототипи мали один і той самий недолік: вкрай низькою щільністю енергії. В результаті сироп доводилося раз у раз додавати.

На думку професора Чжана, це була недоробка попередників: "Вони використовували в такому елементі лише один або два ферменти. Це дозволяло отримувати від кожної глюкозної одиниці всього по два електрони. Ми ж завдяки нашому набору ферментів отримуємо від тієї ж самої молекули глюкози 24 електрона. Тобто віддача однієї зарядки нашого паливного елемента в 12 разів вище. Тому його вистачає дуже надовго".

Мало того, з такого важливого показника як питома ємність, тобто ємність на одиницю маси, ферментний паливний елемент перевершує і стандартні літій-іонні акумулятори, причому ні багато ні мало в 15 разів.

Утім, і цим його переваги не вичерпуються, каже професор Чжан: "Ще одна перевага - повна безпека. Якщо ви заповнюєте паливний елемент цукровим сиропом, то можете не боятися, що він займеться або вибухне. Крім того, всі витратні компоненти в ньому - біологічно розщеплюються. Цукор і ферменти - це все природні сполуки".

powered by lun.ua