Исследователи из Испании и Аргентины создали источник энергии с использованием гемоглобина как проводника для химических процессов. Такая батарея может функционировать несколько недель и подходит для использования в имплантатах.
Гемоглобин — белок, находящийся в клетках крови (эритроцитах) и выполняющий важную функцию: доставляет кислород от легких к тканям, а обратно в легкие уносит углекислый газ. Множество ученых давно полагают, что из-за своих свойств гемоглобин можно использовать в разработке электрохимических элементов питания, где кислород играет ключевую роль.
В 2017 году исследователи из Оксфордского университета провели ряд экспериментов с гемоглобином. выяснили, что он хорошо подходит для окислительно-восстановительных процессов (или редокс-реакцийС помощью которых химическая энергия преобразуется в электрическую.
В то же время некоторые специалисты высказали предположение о возможности использования этого белка для создания воздушно-цинковых батарей. Во время работы такие источники питания используют кислород, поглощаемый из воздуха, в качестве катода, а порошок цинка — в качестве анода.
Ученые из Национального университета Кордовы и Политехнического университета Картахены создали первую биосовместимую воздушно-цинковую батарею с использованием гемоглобина в электрохимической реакции. Батарея безопасна для здоровья. опубликованы в журнале Energy & Fuels.
В данной батарее белок крови выполняет функцию катализатора, обеспечивая реакцию восстановления кислорода, являющуюся ключевым процессом в электрохимических устройствах для преобразования и хранения энергии. Во время реакции после попадания воздуха в батарею кислород участвует в процессе, результатом которого является образование воды. После этого высвобождаются электроны, которые направляются к цинковому аноду, где происходит реакция окисления цинка.
Для эффективной работы катализатора необходимо, чтобы поглощение молекул кислорода происходило быстро, а образование молекул воды – относительно легко. Гемоглобин удовлетворяет этим условиям. пояснилМануэль Луна, автор исследования.
Ученый сообщил, что созданная его командой батарея работала с 0,165 миллиграмма гемоглобина в течение 20-30 дней. Такие элементы питания более устойчивы к неблагоприятным условиям окружающей среды по сравнению с другими аккумуляторами, благодаря чему их можно безопасно использовать в кардиостимуляторах и других вживляемых в организм приборах.
Учёные подчеркнули, что разработкой нельзя перезаряжать. Для исправления этой проблемы требуется найти другой биологический белок, который преобразовывает воду обратно в кислород. В настоящее время учёные над этим трудятся. Прибор функционирует только в кислородной среде, в космосе его применение не будет возможно.