Нанотехнологии - УрФО

Перейти на основной сайт
ИА ИНВУР Логотип Инновационного портала УрФО
Вы здесь: Главная // Аналитика

Аккумуляторы можно создавать при помощи... вирусов

Добавлено: 2013-11-24, просмотров: 759



В Массачусетском технологическом институте разработали катод для литий-воздушных батарей, использовав для этого не что-нибудь, а генетически модифицированные вирусы. И именно поэтому новые катоды лучше старых (то есть аналогов), изготовленных традиционными методами.

Целью исследователей было повышение ёмкости батарей одновременно с увеличением скорости зарядки. Техприём использовался привычный: надо было существенно нарастить площадь рабочей поверхности катода, в случае литий-воздушных батарей состоящего из оксида марганца. Но как это было сделано!

Исследователи, ведомые Анджелой Белчер (Angela M. Belcher), покрыли поверхность нанонитей из оксида марганца генетически модифицированными вирусами.

pic_21.jpg Рис. 1. Как полагают исследователи, литий-воздушные батареи на основе биотехнологических нанонитей при дальнейшем наращивании жизненного ресурса способны обеспечить электромобили большей дальностью при разумной стоимости. (Здесь и ниже иллюстрации Angela Belcher et al.)

Диаметр нанонитей был равен 80 нм, и покрывающие их вирусы (M13) улавливали молекулы металла из окружающего водяного раствора. Обычные методы электрохимического наращивания таких волокон создают довольно ровные поверхности.

Вирусы же, принимая на себя молекулы металла в самое разное время и относительно хаотично, выдавали на-гора очень неровную поверхность, тем самым формируя на той же длине нити куда бóльшую рабочую площадь

Важно и то, что процесс шёл при комнатной температуре и нормальных условиях, в то время как обычные электрохимические методы создания катодов требуют весьма энергоёмких операций.

ГМ-овчинка оправдала выделку: параметры полученного катода оказались намного лучше, чем у тех, что применяются в традиционных литий-воздушных батареях (до 500–600 Вт•ч/кг). И, как нам сообщают, примерно втрое выше, чем у литий-ионных (не более 200 Вт•ч/кг) обитателей вашего ноутбука и мобильного телефона.

Предупреждая любимый вопрос «КЛ»-читателей («А какая там ёмкость?»), заметим, что речь пока идёт лишь о катоде, в то время как общая ёмкость такого накопителя определяется не только материалами катода, но и иными компонентами. Опять же не удалось полностью преодолеть другой принципиальный недостаток литий-воздушных батарей — их ограниченную живучесть.

В частности, без значительной потери ёмкости экспериментальный образец выдерживал всего 50 циклов зарядки-разрядки.

pic_22.jpg Рис. 2. Нанонити, на которых оксид марганца наносили вирусы, имеют чрезвычайно развитую поверхность, что значительно повышает скорость накопления заряда аккумуляторами с новым катодом.

И тем не менее работа показывает, что использование генетически модифицированных существ в такой области — отнюдь не выдумка и даже оправдано по издержкам.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Communications.

Источники:

1. IEEE Spectrum

2. compulenta.computerra.ru