Jaké by měly být baterie pro přenosnou elektroniku? Dnešní doba si, jak všichni víme, žádá levné, úsporné, bezpečné a biologicky rozložitelné věci. Představte si baterie, které tohle všechno umí a navíc jedou na cukr. Zní to bláznivě? Pár dnů starý časopis Nature Communications by byl rozhodně proti, i když nejde přímo o cukr do kávy.
Inženýr biologických systémů Percival Zhang z Virginské polytechniky a jeho tým vyvinuli biobaterie na cukr, které údajně předstihují o celý řád lithium-iontové baterie v hustotě celkového elektrického náboje, jaký jsou schopné pojmout. Zhangova laboratoř je poslední dobou proslulá tím, že tam míchají enzymy v nových, v přírodě nevídaných kombinacích. Před časem publikovali získání škrobu z rostlin, které jej běžné neobsahují a také novou technologii biologicky inspirované výroby vodíku ze škrobu. Teď se očividně pustili do vývoje biobaterií, tedy enzymatických palivových článků, pro které namíchali opět zcela novou, syntetickou sestavu enzymů. Enzymy jsou jako katalyzátory levné a to je jejich velká výhoda, například ve srovnání s platinou, která se běžně používá v konvečních elektrických článcích.
Zhangovy biobaterie fungují tak, že se v nich mísí palivo, v tomto případě oligo- až polysacharid maltodextrin, často vyráběný enzymatickým zpracováním obilného škrobu, se vzduchem, přičemž vzniká elektřina a voda.
Vývojářům se nakonec povedlo pomocí syntetické metabolické dráhy, složené z celkem 13 enzymů, vykutat téměř 24 elektronů na jednu glukózovou jednotku maltodextrinu. Jejich biobaterie s 15 procentním roztokem maltodextrinu dosahuje hustotu celkového elektrického náboje téměř 600 ampérhodin na kilogram.
Jaké jsou výhody takových baterií? Roztok cukru není ani hořlavý, ani výbušný, což se ale nedá říct například o vodíkových článcích či článcích pro přímé použití metanolu. Biobaterie také nejsou toxické a zároveň je lze biologicky rozložit, což je opět podstatná výhoda oproti řadě konkurenčních technologií. Dokonce se zdá, že by mohly být jedlé, takže pokud nás někdy rozčílí, budeme je moct vycucnout a trochu si osladit život. Pokud Zhangově biobaterii zařídíme zdroj maltodextrinu, tak může jet neustále na plný plyn, aniž bychom ji občas museli připojit k nějakému vnějšímu zdroji energie.
Hlavní nevýhodou biobaterií až doposud byla právě relativně nízká hustota celkového elektrického náboje, který se do nich vešel. Zhangova technologie to teď podle všeho vcelku uspokojivě řeší. Samotný Zhang nezastírá optimismus a věří, že se jeho baterie do tří let prosadí ve světě, tolik hladovém po energii, a že budou pohánět alespoň některé mobily, tablety, či podobné přístroje ze záplavy elektroniky, která opanovala náš životní prostor. Zda se to povede právě Zhangovi, to jen těžko říct, poslední dobou se s podobnými technologiemi roztrhl pytel. Na druhou stranu, mírně sladký maltodextrin si už dávno získal srdce a svaly sportovců, takže možné uspěje i mezi výrobci baterií. Bylo by to velice cool, krmit mobil pilulkami pro svalovce.
Literatura
Virginia Tech News 21. 1. 2014, Nature Communications 5: 3026 (online 21. 1. 2014), Wikipedia (Biobattery, Maltodextrin).
Systém UGES promění opuštěný důl na výkonnou gravitační baterii
Autor: Stanislav Mihulka (13.01.2023)
Nová lithium-sírová baterie funguje v úctyhodném rozmezí teplot
Autor: Stanislav Mihulka (05.07.2022)
Ze zločince zachráncem? Baterie s oxidem uhličitým skvěle skladuje elektřinu
Autor: Stanislav Mihulka (31.07.2021)
Celostní lithium sírové baterie
Autor: Martin Tůma (20.11.2013)
Lithiové mikrobaterie se 3D nanopórovými elektrodami vládnou všem
Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2013)
Diskuze:
ještě jeden odkaz
Pavel Foltán,2014-02-03 12:43:18
zde
http://www.gizmag.com/sugar-battery/30543/
je rozsáhlá diskuse k danému tématu, nejpřínosnější mi připadá příspěvek tohoto autora:
NatalieEGH
27th January, 2014 @ 01:54 am PST
strejda gůgl to rád přeloží do sice toporné, ale snesitelné "češtiny"
odkaz na článek
Pavel Foltán,2014-02-03 12:33:31
http://www.nature.com/ncomms/2014/140121/ncomms4026/full/ncomms4026.html
Hodnota v grafu nesedí
Jiří Večeřa,2014-02-02 21:03:55
V grafu vyčítám hustotu celkového elektrického náboje jen 300 ampérhodin na kilogram.
Nikde ani zmínka o napětí či účinnosti v prakticky
Josef Hrncirik,2014-02-02 20:41:39
použitelném režimu. Techniky totiž zajímají články teprve od cca 1 W/cm2. Momentálně jsou s cukrem tisíckrát níž. Pokud v článku píší že to má max. výkon cca 0,8 mW/cm2 při max. proudové hustotě 6 mA/cm2, pak z toho plyne že to má směšné (svorkové)napětí 0,13 V a tudíž to v tomto režimu má účinnost jen cca 10 % teorie, nebo se jim tam někde vloudila chyba. Pro jistotu o napětí nebo účinnosti není nikde ani zmínka. A to ještě chtějí abych si za 6-9 dolarů koupil celý článek v Nature. Když jsem si chtěl vytisknout alespoň grafy, vytisklo to zrádně celý zkrácený paskvil zdarma s nesmyslně nečitelně malými grafy, přes které se pro jistotu přetiskl text článku. Škoda papíru a tonerů. Jó high energy battery, ale jen teoreticky a určitě né high power battery. Navíc ve stejném odkazu je vidět, že průmyslově vyráběný levný metanol má větší energy density, je vtekuté formě a dá se spálit s lepším efektem i v motoru. Česká vodka Drak má větší energy density než americký med pro kulturisty.
Nezačínat si ani s čínskými doktoranty v USA. Nejen naše školství a věda.
Akorát to nejsou akumulátory
Vojtěch Kocián,2014-02-02 16:46:32
Jde o palivový článek. Tedy nejde to nabít ze sítě, ale musí se do toho nasypat cukr, který při dané účinnosti bude dost drahý.
Pro určité aplikace to může být zajímavé stejně jako pro další vývoj, ale pro automobily to zatím bude podobné jako vyrobit z cukru alkohol a ten normálně spálit v motoru (nebo v palivovém článku jako metanol). A to také není nic extra.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
