Ερευνητές έχουν αναπτύξει μια οξειδοαναγωγική μπαταρία ροής που χρησιμοποιεί πολυπεπτίδια ως υλικά ανολύτη και καθολύτη. Η ιδέα θα μπορούσε να βοηθήσει στην αντιμετώπιση προβλημάτων βιωσιμότητας με τα υπάρχοντα συστήματα οξειδοαναγωγικών μπαταριών.
Καθώς ο κόσμος στρέφεται προς πιο πράσινες πηγές ενέργειας, οι οξειδοαναγωγικές μπαταρίες ροής αναδύονται ως συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, ένα τρέχον ζήτημα με πολλές τέτοιες μπαταρίες είναι ότι βασίζονται στο βανάδιο για τη μεταφορά φορτίου. Το βανάδιο είναι ένα ακριβό και επιβλαβές για το περιβάλλον μέταλλο. Ως εκ τούτου, διάφορες ερευνητικές ομάδες ερευνούν τις δυνατότητες χρήσης διαφόρων οργανικών οξειδοαναγωγικών υλικών ως πιο πράσινες εναλλακτικές λύσεις.
Έχοντας προηγουμένως αναπτύξει οξειδοαναγωγικά ενεργά πολυπεπτίδια για μπαταρίες στερεάς κατάστασης, ερευνητικές ομάδες στις ΗΠΑ με επικεφαλής την Jodie Lutkenhaus και την Karen Wooley στο Texas A&M University, μαζί με την ερευνητική ομάδα της Susan Odom στο Πανεπιστήμιο του Kentucky, δημιούργησαν μια οξειδοαναγωγική μπαταρία ροής που χρησιμοποιεί πολυπεπτίδια Viologen και Tempo για τη μεταφορά ηλεκτρονίων.
Οι ερευνητές έχουν σχεδιάσει μια μη υδατική μπαταρία που χρησιμοποιεί έναν πολυπεπτιδικό καθολύτη biTempo και έναν ανολύτη πολυπεπτιδίου Viologen.
«Η μπαταρία με βάση τα πολυπεπτίδια έχει δείξει καλή κυκλικότητα (500 κύκλους) και χαμηλή απώλειας χωρητικότητας (0,1% ανά κύκλο)», δήλωσε ο Shuang Gu, ο οποίος αναπτύσσει οξειδοαναγωγικές μπαταρίες ροής στο Wichita State University στις ΗΠΑ. Αλλά η πιο σημαντική πτυχή της ιδέας για τον Gu είναι ότι τα πολυπεπτίδια είναι φυσικά και βιοαποδομήσιμα.
Η διασφάλιση της δυνατότητας ανακύκλωσης των μπαταριών αποτελεί προτεραιότητα για την Lutkenhaus, η οποία λέει ότι στοχεύει να αποδείξει ότι η μέθοδός τους κάνει ακριβώς αυτό. Η ομάδα έχει ήδη αποδείξει ότι τα πολυπεπτίδια μπορούν να αποδομηθούν απλώς με την προσθήκη οξέος σε αυτά, το οποίο τα διασπά στα μεμονωμένα αμινοξέα.
«Η μεγάλη πρόκληση είναι ότι όταν γίνεται η διάσπαση, προκύπτουν όλα αυτά τα μικρά μόρια. Πώς τα διαχωρίζετε και τα αναδομείτε ξανά σε πολυπεπτίδια; Στο μέλλον, θέλουμε να επανασχεδιάζουμε εκείνο το είδος μορίου, μέσω του οποίου ο διαχωρισμός θα είναι πολύ απλός και εύκολος και η αποικοδόμηση θα παράγει υποπροϊόντα που μπορούμε απλώς να αναδομήσουμε χωρίς πάρα πολλά βήματα».
Ο Gu προσθέτει ότι η κατασκευή μπαταριών από ευκόλως διαθέσιμα στοιχεία είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα μαζί με «το αναμενόμενο χαμηλό κόστος κατασκευής τους». Αλλά, «Θα ήθελα να τονίσω ότι στην περίπτωση των μπαταριών που μελετάμε, το κόστος απαιτεί έλεγχο και προσεκτική διερεύνηση καθώς τα περισσότερα από τα οργανικά οξειδοαναγωγικά υλικά δε φαίνεται να είναι πολύ φθηνότερα από τα αντίστοιχα ανόργανα οξειδοαναγωγικά υλικά».
Η Lutkenhaus είναι επίσης προσεκτική με το κόστος και το διατηρεί ως μία από τις προτεραιότητές της, εξηγώντας ότι στόχος της είναι να σχεδιάσει μια μπαταρία κατασκευασμένη από υλικά στα οποία μπορεί να έχει πρόσβαση ο καθένας. «Φανταστείτε αν μπορούσατε να φτιάξετε μια μπαταρία από υλικά που θα μπορούσατε να προμηθευτείτε φυσικά από φυτά ή από κάποιο κατάστημα κοντά σας. Αυτό θα σήμαινε ότι οποιαδήποτε χώρα θα μπορούσε να κατασκευάσει μπαταρίες», προσθέτει.
Με πληροφορίες από ChemistryWorld.com
