ساخت باتری های قابل شارژ از خون

محققان در دانشگاه ییل دریافته‌اند که “هم” (heme) بعنوان یک مولکول موجود در خون می‌تواند بهره‌وری باتری‌های لیتیوم اکسیژن را بهبود بخشد.

به نقل از گیزمگ، هِم(heme)  بخش غیر پروتئینی هموگلوبین است که به آن گروه پروستتیک مولکول هموگلوبین می‌گویند. هِم عبارتست از یک حلقه پورفیرینی که یک اتم آهن دو ظرفیتی در مرکز آن قرار گرفته است.

باتری‌های لیتیوم یون سنتی تقریبا از رده خارج شده و دانشمندان برای غلبه بر موانع موجود این باتری‌ها به باتری‌های لیتیوم اکسیژن روی آوردند.

مشکل اصلی که پیش روی دانشمندان بود، عدم بهره‌وری و همچنین ساخت  پراکسید لیتیوم است که اثربخشی الکترودها را کاهش می‌دهد.

اما در حال حاضر یک تیم در دانشگاه ییل از یک مولکول موجود در خون به عنوان یک کاتالیزور استفاده کردند که نه تنها به بهبود عملکرد لیتیوم اکسیژن کمک می‌کند، بلکه سبب کاهش زباله‌های زیستی biowaste نیز می‌شود.

باتری‌های لیتیوم اکسیژن و یا لیتیوم-هوا، پتانسیل آن را دارند که بسیار طولانی‌تر از باتری‌های لیتیوم یون سنتی شارژ را نگه دارند و عمر دستگاه‌هایی مانند گوشی‌های هوشمند را افزایش دهند.

از این باتری‌ها می‌توان چنیدن هفته بدون نیاز به شارژ مجدد استفاده کرد.

اما برای تحقق همه این موارد، ابتدا باید مشکلات کارایی این باتری‌ها و ساخت پراکسید لیتیوم (یک ماده نامحلول که الکترود باتری را مسدود می‌کند)، برطرف شود.

محققان در پژوهش‌های قبلی در تلاش بودند تا با نگهداری اکسیژن به صورت جامد در سلول، به مبارزه با پراکسید لیتیوم پرداخته و با اصلاح الکترود به تولید سوپراکسید لیتیوم بپردازند.

محققان دانشگاه ییل به دنبال یک کاتالیزور جدید بودند که به لیتیوم اکسید موجود در سلول اجازه می‌دهد تا مجددا به لیتیوم یون و اکسیژن گازی تبدیل شود.

آنها طی پژوهش‌های خود، این کاتالیزور را در یک جای غیر منتظره یعنی “خون حیوانات” یافتند.

نقش خون در بدن حمل‌ونقل اکسیژن در سراسر بدن بوده که این کار را به کمک یک پروتئین به نام هموگلوبین انجام می‌دهد؛ مولکول “هم” نیز بخشی از این پروتئین را تشکیل می‌دهد.

محققان دریافتند  زمانی که از این مولکول در باتری استفاده می‌شود، این مولکول به الکترولیت‌هایی تبدیل شده که مقدار انرژی مورد نیاز برای شارژ و دشارژ شدن باتری را تامین می‌کنند.

این پژوهش در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است.