Loading

Топливные элементы на сахаре – будущее аккумуляторов для мобильных телефонов

Создано 11.03.2014 09:38
Автор: Евгений

Топливные элементы на сахаре – будущее аккумуляторов для мобильных телефонов
Исследователи окрылены идеей биобатареек – устройств, способных генерировать электричество на основе обычных биологических процессов. Большинство из них не способны вырабатывать большие объемы энергии, но недавно ученые разработали прототип, который может стать самой легкой и мощной моделью аккумулятора из всех, что можно найти в современных портативных электронных устройствах, включая смартфоны.
В организме сахар превращается в энергию в процессе под названием метаболизм, в ходе которого он распадается на диоксид углерода и воду, испуская при этом электроны. Биобатарейки производят энергию при помощи такого же процесса преобразования, но только путем улавливания электронов, образованных в результате распада сахара, а используемые инструменты аналогичны тем, что имеет организм. Так как в биобатарейках применяются те же биологические материалы, они представляют собой нетоксичный и возобновляемый источник электричества, что делает их привлекательной альтернативой традиционным аккумуляторам, требующим для работы металлы и химические вещества.


Персиваль Жанг и Жигуанг Жу, исследователи из политехнического университета Виргинии, США, разработали новую биобатарейку с более высоким выходом мощности на единицу массы, чем у обычных литий-ионных батарей, используемых в большинстве электронных устройств.
Новая биобатарейка полностью преобразует сахар в энергию, а это означает более высокую производительность, чем та, которую демонстрировали предыдущие биобатарейки, а их заряд больше, чем у литий-ионных аналогов.
«Например, с обычным аккумулятором ваш телефон может продержаться день, а в будущем, когда батарея будет основана на сахаре, он будет работать на одном заряде 10 дней», - подчеркивает Жигуанг Жу.Топливные элементы на сахаре – будущее аккумуляторов для мобильных телефонов
Новая биобатарейка обязана такой эффективностью новаторской системе ферментов белковой природы, провоцирующих реакцию. Система использует два активных фермента, которые высвобождают две пары электронов из сахара, тогда как 10 других ферментов способствуют перезапуску реакции внутри биобатарейки. Когда реакция возобновлена, активные ферменты высвобождают еще четыре электрона. После шести циклов биобатарейка использует всю энергию, заключенную в молекуле сахара, так же как и диоксид углерода и воду.
Раньше биобатарейки могли извлекать лишь одну шестую того объема энергии, что обеспечивает новая модель, так как они не использовали такую ферментную систему. При получении большего количества электронов на единицу веса сахара повышается его удельная энергоемкость.
Одним из основных преимуществ этой биобатарейки является то, что при полном превращении сахара в энергию используется меньше ферментов, чем в организме, что делает систему более устойчивой.
Независимые специалисты отмечают, что ученым удалось разработать крайне экономный ферментный цикл, ведь система способна высвобождать все электроны, используя минимум ферментов.
Но хотя новая ферментная система представляет собой значительный прогресс в технологиях биобатареек, существует еще ряд препятствий, которые необходимо преодолеть до того, как устройство выйдет на широкий рынок.
Так, по словам исследователей, у существующей, неоптимизированной модели выходная мощность все еще слишком низкая для многих устройств, а период эксплуатации элемента слишком короткий, и его пока нельзя перезаряжать.
Однако они уверены, что такие сложности – это исключительно инженерный аспект технологии. Ученые считают, что смогут их устранить на самых ранних этапах работы новой компании по массовому производству биобатареек на сахаре.
Facepla.net по материалам Livescience

Комментарии: