リボフラビンと砂糖：人体を模倣した電池

自分が電池であることを知らない電池がある。少なくとも、まるでルールを忘れてしまったかのように振る舞う。リチウムもプラチナも、発音できない名前の希土類元素も存在しない。あるのはリボフラビンとグルコースだけ。ビタミンB2と、コーヒーに入れる砂糖だ。

プロトタイプは、 ビンガムトン大学 そしてそれは人間の代謝を模倣することによって機能します（ここで研究を見つける): 細胞内と同じように電子を輸送しますが、体を支える代わりに電流を発生させます。 ジョンファ・ションこのプロジェクトを率いる彼は、貴金属をビタミンに置き換えることでこれを構築した。まるで、30億年の進化を経て、人間の体は電池業界よりも優れた何かを理解しているかもしれないと考えたかのようだ。

砂糖を食べる電池の仕組み

Le フロー電池 電池は、電極間を循環する液体電解質にエネルギーを蓄えます。電解質が移動すると、化学反応が起こり、エネルギーが放出または蓄えられます。 事実上すべての植物に存在するグルコースは、これらのシステムにとって魅力的な候補となっています。：再生可能、安定的、豊富。問題は、これまで糖分子を分解して電子を放出するために貴金属触媒（白金、金）が必要だったことです。これらの触媒は高価で、大規模化が難しく、出力も限られています。

ショーンのチームはこれらの金属を リボフラビングルコース電解質に必要な高い pH レベルでも安定した状態を保ちます。 プロトタイプでは電極は炭素でできており、負極の周囲の電解質にはグルコースと活性リボフラビンが含まれており、正極にはフェリシアン化カリウムまたは酸素が使用されています。研究者たちは、ビタミンの触媒性能と長期的な可能性を検証するために、両方の構成を比較しました。

リボフラビンが貴金属に勝る理由

人体では、リボフラビンは代謝中にエネルギーを輸送するのに役立ちます。 バッテリー内でも同様の働きをします。つまり、電極とグルコースベースの電解質の間で電子を移動させ、糖から電流を生成します。.

Shon 氏は次のように説明しています。

「リボフラビンとグルコースのフローセルは、天然由来のエネルギー源から電力を生成することができます。安価で天然に豊富に存在する無毒の成分を使用することで、このシステムは有望な道筋を提供します。 より安全で便利な住宅用エネルギー貯蔵"

フェリシアン化カリウムで達成された電力密度は、リボフラビンが金属ベースのシステムと同等の性能を発揮できることを示しています。酸素ベースのバージョンは、反応速度が遅いにもかかわらず、従来のグルコースベースの設計よりも高い電力密度を提供しました。 このシステムでは、複雑なサプライチェーンや有毒金属を必要とせず、生分解性で安価で入手しやすい材料を使用します。.

彼女を家に連れ帰るためにまだ何が足りないのでしょうか?

プロトタイプは正常に動作しています。しかし、実験室での使用から家庭用電源としての利用までには、まだ長い道のりがあります。主な問題は、酸素構造が光に敏感で、リボフラビンの劣化と自己放電を引き起こすことです。研究チームは、この問題に対処するため、フローセルの改良と、ビタミンと電解質の相互作用に関する技術改良に取り組んでいます。 フロー電池に関する過去の研究 彼らは、選択膜と最適化されたフロー設計によって同様の問題に対処できることを示しました。

リボフラビン-グルコース系の開発が進めば、持続可能なエネルギー貯蔵への大きな一歩となる可能性があります。天然由来で生分解性があり、手頃な価格の部品を使用したこれらの電池は、将来、有毒金属や複雑なサプライチェーンに頼ることなく、家庭や小型機器に電力を供給する環境に優しい代替手段となる可能性があります。 開発中の他の有機電池と同様にこのシステムは希少な資源ではなく、豊富な材料に重点を置いています。

代謝を模倣した電池は、地球規模のエネルギー貯蔵問題をすぐに解決するわけではありません。しかし、希少金属の代替品が存在し、実際に機能することを改めて実証しています。リボフラビンはプラチナと同じ働きをしますが、コストが低く、汚染も少なく、どこにでも存在します。グルコースは再生可能で安定しています。このシステムは生分解性です。 業界が、工業化学の確立された伝統ではなく、生物学を模倣する意思があるかどうかはまだ分からない。.

今のところ、人間の体はエネルギーを効率的に管理する方法を私たち人間よりもよく理解しているようです。そろそろ耳を傾けるべき時かもしれません。