Cum ar putea banalul porumb să crească durata de viață a bateriilor?

Porumbul s-ar putea să nu fie chiar atât de banal pe cât îl credeam, ci ar putea crește durata de viață a bateriilor.

Mult timp considerat un aliment de bază și un simbol al agriculturii rurale, porumbul începe acum să-și dezvăluie potențialul în tehnologii de ultimă generație.

• Cum și-a salvat Pământul apa de la distrugere totală în urmă cu 4,6 miliarde de ani
• Sonda MAVEN se rotește neputincioasă după ce s-a pierdut contactul

Cercetătorii de la Universitatea de Stat din Washington (SUA) au descoperit că o proteină din porumb poate îmbunătăți durata de viață a bateriilor cu litiu-sulf, un tip de baterie ușor și cu densitate mare de energie, considerat o alternativă promițătoare la bateriile litiu-ion utilizate la scară largă. Deși mai sustenabile și mai ușoare, bateriile cu litiu-sulf au avut până acum o utilizare limitată din cauza duratei lor scurte de viață.

Cum crește porumbul durata de viață a bateriilor?

Proteina din porumb, combinată cu un plastic flexibil, poate acționa ca o barieră de protecție în interiorul bateriei. Această membrană specială le-a permis unor baterii de mici dimensiuni să-și păstreze performanța pe durata a peste 500 de cicluri de încărcare și descărcare, o îmbunătățire semnificativă față de versiunile fără această protecție.

„Am demonstrat o metodă simplă și eficientă pentru a obține un separator funcțional care îmbunătățește performanța bateriei”, a declarat Katie Zhong, autoare corespondentă a studiului.

Bateriile cu litiu-sulf sunt mai ecologice și mai eficiente decât cele litiu-ion, deoarece folosesc sulf pentru catod, care este un material ieftin, netoxic și disponibil în cantități mari. În schimb, catodul bateriilor litiu-ion este compus din oxizi metalici care includ metale grele toxice precum cobaltul sau nichelul.

Problemele bateriilor litiu-sulf

Totuși, și bateriile cu litiu-sulf au problemele lor. Unul dintre cele mai mari obstacole este efectul „shuttle”, în care compușii de sulf migrează de la catod spre anod, ducând la pierderi de energie și la deteriorarea rapidă a bateriei. De asemenea, pe partea de litiu se pot forma structuri periculoase numite dendrite, care pot provoca scurtcircuite, notează Interesting Engineering.

Pentru a combate aceste probleme, cercetătorii au folosit proteina din porumb ca acoperire pentru separatorul bateriei. Aceasta este o alegere inspirată, explică Jin Liu, unul dintre autorii studiului, deoarece proteina este naturală, sustenabilă și abundentă. Blocurile sale de bază, aminoacizii, interacționează cu materialele bateriei pentru a facilita mișcarea ionilor de litiu și pentru a limita efectul shuttle. Fiindcă proteina tinde să se plieze natural, cercetătorii au adăugat un plastic flexibil pentru a o „desfășura”, sporindu-i astfel eficiența și stabilitatea în baterie.

„Primul pas este să deschidem structura proteinei, pentru a exploata la maximum aceste interacțiuni”, a explicat Liu.

Cercetătorii au realizat atât experimente, cât și simulări numerice pentru a valida eficiența noii baterii. Următorul pas este să aprofundeze modul în care funcționează proteina, ce aminoacizi contribuie cel mai eficient la îmbunătățirea performanței și cum poate fi optimizată structura.

„O proteină este o structură foarte complexă. Avem nevoie de simulări suplimentare pentru a identifica exact care aminoacizi sunt cei mai eficienți în combaterea efectului shuttle și a dendritelor”, a subliniat Zhong.

Echipa intenționează să colaboreze cu parteneri din industrie pentru a testa baterii mai mari și pentru a scala procesul de producție.

Studiul a fost publicat în Journal of Power Sources.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. De unde vine plasticul?

Tehnologia nucleară de „fuziune la rece” va fi testată în spațiu

Inginerii au construit un robot care îți aruncă gumă de mestecat în gură

Cum au reușit cercetătorii să facă pixeli mai mici decât un virus?