Uudet akut toimivat vitamiineilla

Toronton yliopistossa kemistiryhmä on kehittänyt täysin uudentyyppisen akun, joka voi toimia vitamiineilla. Geneettisesti muunneltujen sienten avulla tutkijat tuottivat B2-vitamiinilankoja, joista he kehittivät suurikapasiteettisen akun.

Uuden akun ominaisuuksia voidaan verrata nykyisiin litiumioniakkuihin, joiden jännite on 2,5 V, mutta tavallisen litiumin sijaan, jota näissä akuissa käytetään katodina, tutkijat käyttivät B2- vitamiinilangoista peräisin olevaa flaviinia.

Tutkijoiden mukaan heillä oli vaikeuksia löytää molekyylejä, jotka täyttäisivät kaikki vaatimukset ja joita voitaisiin käyttää kulutuselektroniikassa, mutta lopulta he löysivät. Ei ollut sattumaa, että tiedemiehet olivat kiinnostuneita luonnonmateriaaleista, ja yksi tutkijoista, Dwight Seferos, totesi, että jos otat alun perin monimutkaisen materiaalin, uuden materiaalin tuottaminen vie paljon vähemmän aikaa.

Harvardissa tutkijat suorittivat samanlaisen kokeen ja sisällyttivät akkuun B2-vitamiinia, mutta Torontossa he sanoivat, että heidän kehittämänsä malli on ensimmäinen laatuaan ja käyttää polymeerimolekyylejä (pitkäketjuisia) yhdessä elektrodeista. Tämän seurauksena tällainen akku varastoi energiaa tehokkaasti metallien sijaan muoviin, joka on vähemmän myrkyllistä ja helpompaa käsitellä.

Pitkän erilaisten pitkäketjuisten polymeerien tutkimuksen jälkeen kemistit onnistuivat luomaan uuden materiaalin. Seferosin mukaan orgaanista kemiaa voidaan verrata Legoon - osat kootaan yhteen tietyssä järjestyksessä, mutta joskus käy niin, että paperilla kaiken pitäisi sopia yhteen, mutta todellisuudessa osat eivät sovi yhteen. Sama prosessi voidaan havaita molekyylikemiassa. Pitkäketjuiset polymeerit ovat molekyylejä, jotka kiinnittyvät pitkien molekyylien pääketjuun.

Tutkijat itse totesivat, että he pystyivät kokoamaan "konstruktorinsa" vasta viidennellä yrityksellä, kun he pitkäketjuisten molekyylien ja kahden flaviiniyksikön yhdistämisen jälkeen saivat uuden katodimateriaalin, joka täytti kaikki tutkijoiden vaatimukset.

B2-vitamiini on välttämätön energian kertymiselle kehoon, ja se pystyy myös osallistumaan reaktioihin, mikä on juuri se ominaisuus, joka kiinnosti tiedemiehiä, sillä se tekee B2-vitamiinista erinomaisen vaihtoehdon käytettäväksi ladattavissa akuissa.

Seferos selitti, että B2-vitamiini voi ottaa vastaan jopa kaksi elektronia kerrallaan, sillä on korkea läpäisykyky verrattuna muihin polymeereihin, joiden ominaisuuksia on tutkittu, ja se voi kuljettaa useita varauksia. Tutkijat yrittävät nyt löytää uusia materiaalin muunnelmia, jotka voitaisiin ladata uudelleen useita kertoja.

Uuden akun ensimmäinen prototyyppi on tällä hetkellä kooltaan tavanomaisen kuulokojeen akun kokoinen, mutta asiantuntijat toivovat, että heidän ohuet, joustavat ja energiatehokkaammat akkunsa pystyvät kilpailemaan perinteisten metallia sisältävien akkujen kanssa. Tutkijat totesivat myös, että flaviinipohjainen tekniikka auttaa kehittämään läpinäkyviä versioita akuista tulevaisuudessa.