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蛋白質也能造電池 未來還可能替代鋰電池

鉅大LARGE  |  點擊量:940次  |  2019年11月05日  

據外媒報道,蛋白質有利于肌肉生長,卻也可以幫助構建可持續的有機電池,有朝一日,此種電池可能會成為傳統鋰離子電池的替代品,而且不會帶來安全性和環境問題。如今,研究人員通過利用合成的多肽(構成蛋白質的物質)和其他聚合物,邁出了為此類電池構建電極的第一步。


參與該項目的博士生TanNguyen表示:“目前,電池領域的趨勢是研究電子如何在聚合物網絡中傳輸,而多肽的美妙之處在于,我們可以在不改變主鏈幾何狀態或者結構主要部分的情況下,以3D方式控制側鏈上的化學成分,然后可以系統研究,改變側鏈不同方面會帶來什么影響。”


目前的鋰離子電池會對環境造成危害,而由于回收的成本高于生產的成本,往往廢棄的鋰離子電池都堆積在垃圾填埋場。目前,仍然沒有安全的方法可以處理此類電池,但是如果研發出以蛋白質為基礎的有機電池就可以改變此種情況。


領導該研究小組的德克薩斯州農工大學(TexasA&MUniversity)KarenWooley博士表示:“肽鏈上的酰胺鍵非常穩定,因而也非常耐用,可以在分解回收時被觸發。”因而認為多肽最終可用于存儲電能的流動電池等領域。此外,采用此種類似蛋白質的結構,能夠構建自然界中已經存在的、能夠有效傳輸電子的蛋白質的架構,從而優化該特性以控制電池性能。


研究人員采用炭黑復合材料制成的電極構建了該系統,構建了含有芐基紫精或四甲基***氧化物(TEMPO)的多肽。他們將芐基紫精連接至陽極(負極)的基質上,使用含有TEMPO的多肽作為陰極(正極)。制成的電池適用于低能耗應用,如生物傳感器等。


目前,Nguyen已經合成了幾種不同構造的聚合物,用于研究它們的電化學特性,以便用于有機電池。如果找到合適的聚合物,有望提升電池的容量,或可用于電動汽車。雖然有機電池在實現商業化之前,還需要進行很長時間的研究,但是蛋白質能夠提供靈活且多樣的結構,有望為更安全的環境、可持續的能源存儲提供廣闊的潛力。


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