Останні досягнення в галузі акумуляторних технологій призвели до розробки інноваційного прототипу цинково-повітряної батареї, яка використовує гемоглобін, білок, що міститься майже у всіх ссавців, в якості каталізатора реакції відновлення кисню. Ця розробка, детально описана в публікації в журналі “Energy & Fuels”, є особливо перспективною для використання в імплантованих медичних пристроях завдяки біосумісності гемоглобіну та його ефективним киснезв’язуючим властивостям.
Гемоглобін насамперед відомий своєю роллю у транспортуванні кисню від легенів до різних тканин організму та перенесенні вуглекислого газу від тканин до легенів на видиху. Дослідники з Університету Кордови та Політехнічного університету Картахени скористалися здатністю гемоглобіну ефективно зв’язуватися з молекулами кисню, використовуючи його для каталізації реакції відновлення кисню у своєму прототипі цинково-повітряної батареї.
У типовій цинково-повітряній батареї цинк на аноді проходить реакцію окислення, втрачаючи електрони. На катоді кисень з повітря проходить реакцію відновлення, отримуючи електрони, втрачені цинком. Цей електронний потік генерує електрику, а окислений кисень реагує з іонами водню з електроліту батареї, утворюючи воду. У новій батареї гемоглобін сприяє цій реакції між киснем та іонами водню.
Прототип батареї містить лише 0,165 міліграма гемоглобіну, який виконує роль каталізатора – речовини, що прискорює хімічну реакцію, не витрачаючись при цьому. Природна та ефективна здатність гемоглобіну зв’язувати кисень робить його ідеальним каталізатором для цього процесу.
Одне з найцікавіших застосувань цієї цинково-повітряної гемоглобінової батареї – імплантовані медичні пристрої, такі як кардіостимулятори. Біосумісність гемоглобіну та його функціональність в умовах рН, подібних до крові, роблять його особливо відповідним вибором для інтеграції в організм людини, потенційно знижуючи ризик побічних реакцій і забезпечуючи стабільне джерело енергії.
Однак поточна версія батареї призначена для одноразового використання. Дослідники працюють над тим, щоб зробити батарею перезаряджаємою, вивчаючи можливість використання іншого біологічного білка. Цей білок каталізуватиме зворотну реакцію відновлення кисню, роз’єднуючи молекули води для регенерації та перезарядки основних компонентів батареї. Цей прогрес значно підвищив би практичність батареї, особливо для довготривалого використання в медицині.