Люди и батарейки – как это ни странно – функционируют на весьма сходных принципах.
В их случае энергия каким-либо образом генерируется, запасается и тратится на совершение работы. Протекающие в них процессах различаются только деталями, однако этот разрыв может сократиться с изобретением биобатарей.
И исследователи из Virginia Tech уже разработали функционирующий топливный элемент на основе сахара с плотностью энергии, превышающей все современные литий-ионные батарейки.
Сахар, или, точнее, глюкоза – это замечательный источник энергии для живых существ, поскольку она имеет большую плотность энергии и её легко перерабатывать. В человеческом организме во время аэробного дыхания она производит 3.75 килокалории пищевой энергии на грамм.
Она столь же продуктивна и в новой батарее, обладая плотностью запасённой энергии в 596 ампер-час на килограмм, то есть на порядок (в 10 раз) эффективнее литий-ионных батарей, которые в настоящее время используются в потребительской электронике.
Не-биологические объекты довольно плохо справляются с задачей экстракции энергии из сахара, поэтому исследователи использовали специфические энзимы, которые расщепляют глюкозу и превращают её в электричество.
Эти 13 энзимов комбинируются с воздухом и мальтодекстрином внутри батареи. Единственными продуктами их реакции являются вода и электричество.
Стабильность батареи на протяжении множественных циклов зарядки и разрядки пока неизвестна, однако главный исследователь проекта И.Х. Персиваль Чжан говорит, что разработка находится на расстоянии трёх лет от коммерциализации.
Другим неизвестным фактором является возможность масштабировать батарею для использования, например, в электромобилях. На текущий момент проект фокусируется на батареях для смартфонов и других сходных некрупных устройств для нужд продвинутой медицины.
Ещё одним важным вопросом является проблема «Пища против топлива». В то время как некоторые более бедные регионы могут иметь больше доступа к сахару, чем к ископаемому топливу, массовая коммерциализация батарей на основе глюкозы может привести к росту цен на еду.
И, как и всегда — эта технология в настоящий момент находится в середине процесса изучения. На протяжении последних лет мы уже открыли десятки различных технологий батарей, но лишь некоторые из них были произведены в сколько-нибудь значимом количестве.
Но мы, безусловно, будем следить за развитием этого нового перспективного варианта.
