Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Wirusy pomogą w produkcji wydajniejszych baterii?
Ewa Sankowska, 20.11.2013 , Tagi: baterie, wirus, bakteriofag, fag, M13
Wirusy pomogą w produkcji wydajniejszych baterii?
Naukowcy z MIT (Massachusetts Institute of Technology) opracowali metodę, dzięki której, przy wykorzystaniu wirusów można znacząco poprawić parametry baterii litowo-powietrznych.

Baterie litowo-powietrzne to niemłody wynalazek, będący ciągle w fazie eksperymentów i udoskonaleń. Nowa fala badań trwa już od kilku lat, dając nadzieje na znaczące zwiększenie wydajności baterii w przeliczeniu na jednostkę jej masy w odniesieniu do obecnie szeroko stosowanych baterii litowo-jonowych. Pewne aspekty rozwiązania wymagają jednak zasadniczego dopracowania, zanim uda się wprowadzić go do powszechnego użytku.

Tymczasem naukowcy z MIT odkryli, że wykorzystanie zmodyfikowanych wirusów w procesie wytwarzania takich baterii znakomicie poprawia ich parametry. Zastosowany wirus to właściwie bakteriofag M13, czyli wirus w naturze atakujący komórki bakteryjne. Jego zadaniem w procesie jest wychwytywanie molekuł metalu z roztworu wodnego i wiązanie ich w specyficzne formy przestrzenne. Powstają w ten sposób nano‑przewody, które w baterii pełnią rolę elektrod. Jednak w odróżnieniu od znanej metody chemicznej, przy produkcji wykorzystującej jednostki wirusowe powstające nano‑przewody posiadają chropowatą powierzchnię, co w znacznym stopniu zwiększa aktywną powierzchnię elektrodową. Decyduje to o wzroście wydajności baterii, a także liczby możliwych cykli ładowania i rozładowywania.

Autorzy badań porównują zjawisko do wytwarzania muszli przez mięczaka, uchowca morskiego, który wychwytuje wapń z wody morskiej i gromadząc go w odpowiedni sposób tworzy stabilną, uporządkowaną strukturę przestrzenną.

Metoda biologiczna wytwarzania przewodów akumulatorowych niesie ze sobą także inne korzyści. Przede wszystkim pozwala na prowadzenie procesu w łagodnych warunkach temperatury pokojowej i środowiska wodnego zamiast energochłonnych procesów wysokotemperaturowych z wykorzystaniem uciążliwych chemikaliów. Ponadto, bakteriofag M13 wytwarza trójwymiarową, złożoną strukturę o wielu połączeniach nano‑przedowów, co wpływa na wzrost wytrzymałości mechanicznej elektrody.

Same nano‑przewody stanowi tlenek manganu, jednak w końcowym etapie konieczny jest dodatek czystego metalu, na przykład palladu, by zapewnić odpowiednią przewodność elektryczną i umożliwić katalizowanie reakcji zachodzących podczas ładowania i rozładowywania baterii.

Wszystko, co dotyczy baterii litowo‑powietrznych to jak dotąd sfera eksperymentów i opracowywania udoskonaleń, gdzie ciągle wiele pozostaje do zrobienia. Jednak dążenia naukowców są niewątpliwie zasadne – efektem mogą być niezwykle pojemne i wydajne akumulatory, między innymi do potencjalnego stosowania w pojazdach elektrycznych.

Źródła

Better Batteries Through Biology? Modified Viruses Boost Battery Performance, www.sciencedaily.com, 18.11.2013

web.mit.edu

KOMENTARZE
news

<Styczeń 2019>

pnwtśrczptsbnd
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
25
26
27
28
29
30
31
1
2
3
Newsletter