„Manome, kad produktui, kuris gali būti komercializuotas, svarbus medžiagos biologinis skaidumas, poveikis aplinkai ir akumuliatorių efektyvumas“, – sakė Merilendo universiteto Medžiagų inovacijų centro direktorius Liangbingas Hu, pagrindinis žurnale „Matter“ paskelbto tyrimo autorius.
Pasauliui pereinant prie žaliosios energijos sprendimų ir elektrinių transporto priemonių diegimo, technologijoms naudojamos baterijos taip pat turi būti ekologiškos.
Tačiau įprastinėse baterijose, pavyzdžiui, ličio jonų, naudojamoms cheminėms medžiagoms suirti gali prireikti šimtų ar net tūkstančių metų.
Be to, šios cheminės medžiagos dažnai yra korozinės ir degios. Kai kuriais atvejais vartotojams skirtų prietaisų baterijos užsidegė lėktuvuose arba sukėlė gaisrus atliekų ir perdirbimo aikštelėse.
Šiai problemai išspręsti Merilendo mokslininkai sukūrė baterijas, kuriose energijai kaupti naudojamas produktas, gaunamas iš vėžiagyvių kiautų.
Vėžiagyvių, tokių kaip krabai, krevetės ir omarai, egzoskeletai sudaryti iš ląstelių, kuriose yra chitino – tam tikros rūšies polisacharido, dėl kurio jų kiautai yra kieti ir atsparūs. Šios vertingos medžiagos gausu gamtoje, jos taip pat galima rasti grybuose ir vabzdžiuose, tačiau paprastai ji išmetama kaip restoranų maisto atliekos ir maisto pramonės šalutinis produktas.
Mokslininkai jau seniai tiria įvairius jos panaudojimo būdus, pavyzdžiui, biomedicinos inžinerijoje – žaizdoms tvarstyti, taip pat priešuždegiminiam gydymui, o dabar ir elektrotechnikoje.
Chemiškai apdorojant ir pridedant acto rūgšties vandeninio tirpalo, chitiną galiausiai galima susintetinti į tvirtą gelio membraną ir naudoti kaip baterijos elektrolitą. Elektrolitas yra baterijos viduje esantis skystis, pasta arba gelis, kuris padeda jonams – įkrautoms molekulėms – judėti tarp vieno ir kito galo, todėl baterija gali kaupti energiją.
Sujungusi šį chitozano elektrolitą su cinku – natūraliai randamu metalu, kuris vis dažniau naudojamas pigioms ir saugioms baterijoms gaminti, komanda sugebėjo sukurti atsinaujinančią bateriją.
Baterijos yra 99,7 proc. efektyvios net po 1000 baterijos ciklų, t. y. maždaug po 400 valandų.
Jos taip pat nėra degios, o du trečdaliai baterijos, pagamintos iš chitozano, gali suirti dirvožemyje dėl mikrobiologinio skilimo vos per penkis mėnesius, palikdamos perdirbamą cinką.
Tyrimo autorių teigimu, šis projektas gali atverti kelią didelio našumo tvarių baterijų, skirtų žaliajai energijai kaupti, kūrimui.
Pasak G.Newtono, kol kas chitozano ir cinko baterijos rezultatai teikia vilčių. „Yra keletas tokių baterijų pavyzdžių, kurie buvo komercializuoti ir bandomi kaip stacionarios energijos kaupimo sistemos“, – sakė jis. „Kuriant cinko jonų baterijas dar reikia išspręsti nemažai uždavinių, tačiau tokie fundamentalūs tyrimai kaip šis yra nepaprastai svarbūs.“
