据物理学家组织网报道,美国弗吉尼亚理工大学研究小组开发出一种以糖为能源的电池,其能量密度达到前所未有的水平,有望替代传统电池成为廉价、可充电且可生物降解的能源解决方案。相关论文发表在《自然·通讯》杂志上。
该电池由该校农业与生命科学学院、工程学院的生物系统工程副教授帕西瓦尔·张领导开发。他指出,虽然已有其他糖电池,但他们的糖电池能量密度比以往高出一个数量级,充电后运行时间更长。预计三年内,这种电池可为手机、平板电脑等电子设备供电。
“糖是自然界储存能量的绝佳介质,”张说,“我们努力利用这种天然能量,以环保方式生产电池。”据美国环保署数据,仅美国每年就有数十亿有毒电池被丢弃,威胁环境和健康。糖电池有望减少数十万吨电池填埋。
该电池利用一系列酶,以自然界不存在的方式组合,构造出非天然合成酶路径,从糖中提取全部电荷势能,在小型酶燃料电池中产生电流。传统电池使用昂贵的铂金作催化剂,而他们采用低成本的生物催化酶。“通过酶流注,我们缓慢、逐步释放糖溶液中的所有电荷。”张说。
与其他燃料电池类似,糖电池使用麦芽糊精(淀粉部分水解形成的多聚糖)和空气产生电流和水,水是主要副产品。与氢燃料电池和甲醇燃料电池不同,糖溶液燃料不会爆炸或燃烧,能量存储密度更高,且酶和燃料均可生物降解。糖电池可充电,添加糖如同给打印机加墨。