Ученые Политехнического университета Виргинии создали аккумуляторы высокой энергетической емкости на сахаре - Гранит науки - 2014-01-31

Разработчик «сахарных батареек» адъюнкт-профессор Virginia Tech Персиваль Чжан (Percival Zhang) считает, что его изобретение со временем заменит обычные аккумуляторы в силу своей дешевизны, перезаправляемости и способности к биодеградации. «Сахар – прекрасное природное соединение для хранения энергии, а потому то, что мы поставили эту природную силу на службу экологически чистому способу производства батареек, вполне логично», - отмечает ученый, автор публикации в январском номере журнала Nature Communications. Попытки создать аккумуляторы на сахаре предпринимались и прежде, однако представляемый сейчас опытный образец отличается высокой энергетической емкостью, что означает его долговременную работу без перезарядки. По оценке автора, новая сахарная батарейка может начать питать такие устройства как сотовые телефоны и планшеты уже через три года. По данным американского Управления по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency), в одних только Штатах ежегодно выбрасываются миллиарды токсичных батареек, представляющих угрозу как окружающей среде, так и человеческому здоровью. Благодаря изобретению Персиваля Чжана количество попадающих на свалку аккумуляторов сократится на сотни тысяч тонн.

Аккумулятор на сахаре – одно из многих достижений автора за последний год, прошедший в постоянных экспериментах по смешиванию ферментов в несуществующих в природе комбинациях. Чжаном опубликованы работы по созданию съедобного крахмала из несъедобных растений и разработаны эффективные и экологически чистые способы извлечения водорода для топливных элементов двигателей. Для сахарных батареек Чжан с коллегами сконструировали синтетический, то есть несуществующий в природе, ферментативный путь, в котором весь зарядный потенциал молекул сахара превращается в электричество в ферментном топливном элементе. В качестве катализатора в этом процессе вместо дорогостоящей платины обычных батареек используются дешевые биокаталитические соединения, то есть ферменты. Сахарная батарейка, как и все топливные элементы, имеет сложный состав. Помимо энергоносителя, в данном случае, мальтодекстрина, или патоки, представляющей собой смесь молекул глюкозы, мальтозы (это димер глюкозы) и мальтотриозы, в ней также воздух, который необходим для генерации электричества, и вода в качестве побочного продукта. «Мы медленно, шаг за шагом, высвобождаем все электронные заряды из сахарного раствора, используя каскад ферментов», - поясняет Чжан. Сахарную батарейку можно перезаряжать, просто добавляя патоку, подобно тому, как в картридж принтера заливаются чернила. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».