ساخت باتری قابل شارژ از مولکول های خون

محققان دانشگاه ییل به شیوه‌ای برای ساخت باتری قابل شارژ از مولکول های خون دست یافتند. این تیم تحقیقاتی در بررسی‌های خود متوجه شدند که یکی از مولکول های موجود در خون به نام «هم» می‌تواند میزان بهره‌وری باتری های لیتیوم اکسیژن را ارتقا دهد.

امروزه دیگر باتری های لیتیوم یون قدیمی از رده خارج شده‌اند و دانشمندان برای رفع ایرادات موجود در این باتری‌ها به باتری های لیتیوم اکسیژنی روی آوردند. اصلی‌ترین مشکل دانشمندان، عدم بهره‌وری و تولید پراکسید لیتیوم بود که اثربخشی الکترودها را کاهش می‌داد.

اینک یک تیم از دانشمندان دانشگاه ییل (Yale) از مولکول های موجود در خون به عنوان کاتالیزور استفاده کردند و توانستند عملکرد لیتیوم اکسیژن را بهبود ببخشند. همچنین با این روش، زباله‌های زیستی biowaste نیز کاهش یافته و کمک زیادی به محیط زیست خواهد شد.

باتری های لیتیوم اکسیژن یا لیتیوم هوا، خیلی بیشتر از باتری های لیتیوم یون سنتی شارژ را نگه می‌دارند و موجب افزایش عمر دستگاه‌هایی مانند گوشی های هوشمند می‌شود. این باتری‌ها قادرند چندین هفته را بدون نیاز به شارژ مجدد دوام بیاورند.

برای تحقق همه این موارد، در ابتدا باید مشکلات کارایی این باتری‌ها و تولید پراکسید لیتیوم برطرف شود. پراکسید لیتیوم یک ماده نامحلول است که الکترود باتری را مسدود می‌کند. پیش از این نیز محققان تلاش کرده بودند تا با نگهداری اکسیژن در سلول به صورت جامد، با پراکسید لیتیوم مقابله کرده و با اصلاح الکترود به تولید سوپر اکسید لیتیوم بپردازند.

محققان دانشگاه ییل در جستجوی کاتالیزور جدیدی بودند که لیتیوم اکسید موجود در سلول را مجددا به لیتیوم یون و اکسیژن گازی تبدیل کند. آنها در تحقیقات خود موفق شدند تا این کاتالیزور را در جایی پیدا کنند که فکرشان را هم نمی‌کردند. کاتالیزور مورد نظر در خون حیوانات مشاهده شد و شیوه‌ی جدیدی با عنوان ساخت باتری قابل شارژ از مولکول های خون ابداع شد.

«هم» نام مولکولی است که در ساخت باتری قابل شارژ از مولکول های خون کاربرد دارد

خون در بدن وظیفه حمل و نقل اکسیژن را بر عهده دارد و این کار را به کمک پروتئینی به نام هموگلوبین در سراسر بدن انجام می‌دهد. مولکول «هم» بخشی از این پروتئین را تشکیل می‌دهد. دانشمندان به این نتیجه رسیدند که وقتی این مولکول در باتری مورد استفاده قرار بگیرد، به الکترولیت‌هایی تبدیل می‌شود که انرژی مورد نیاز خود را برای شارژ و دشارژ شدن باتری تامین می‌کند.

هم (heme) بخش غیر پروتئینی مولکول هموگلوبین است که با نام گروه پروستتیک مولکول هموگلوبین نیز شناخته می‌شود. به عبارت دیگر «هم» یک حلقه پورفیرینی است که یک اتم آهن دو ظرفیتی نیز در مرکز آن قرار گرفته است.