Porumbul – O Soluție Incredibilă pentru Extinderea Duratei de Viață a Bateriilor
De-a lungul secolelor, porumbul a reprezentat o parte vitală a dietei umane și animale, devenind și un simbol al agriculturii tradiționale. Recent, această plantă aparent obișnuită a pătruns în domeniul tehnologiei avansate. O echipă de cercetători de la Universitatea de Stat din Washington (SUA) a găsit că o proteină derivată din porumb ar putea avea un rol esențial în crearea unor baterii mai eficiente, durabile și ecologice.
Bateriile litiu-sulf – o promisiune pentru un viitor mai curat
Tehnologia bateriilor se îndreaptă din ce în ce mai mult spre alternative sustenabile în locul tradiționalelor baterii litiu-ion. Printre cele mai promițătoare variante se numără bateriile cu litiu-sulf, care oferă o densitate energetică superioară și sunt realizate din materiale mai puțin toxice, precum sulf, un element abundent, ieftin și mai puțin poluant decât cobaltul sau nichelul folosite în bateriile convenționale.
Din păcate, aceste baterii nu au fost adoptate pe scară largă din cauza instabilității lor: durata scurtă de viață și fenomenul denumit „shuttle” – migrarea compușilor de sulf între electrozi – afectând semnificativ performanța pe termen lung.
Porumbul își aduce aportul
Conceptul inovator al cercetătorilor a fost să folosească o proteină obținută din porumb, în combinație cu un plastic flexibil, pentru a crea o membrană specială în interiorul bateriei, care să protejeze bateria de efectele adverse ale reacțiilor interne.
Această proteină servește ca o barieră între anod și catod, facilitând în același timp migrarea eficientă a ionilor de litiu și limitând efectul „shuttle”. Practic, moleculele proteice interacționează cu compușii electrochimici din baterie, ajutând la stabilizarea proceselor de încărcare și descărcare. Rezultatul este impresionant: unele prototipuri au reușit să-și mențină performanțele pe o durată de peste 500 de cicluri de încărcare și descărcare – o îmbunătățire semnificativă în comparație cu versiunile similare care nu beneficiază de această protecție.
Katie Zhong, cercetătoare principală în cadrul studiului, subliniază: „Am demonstrat o metodă simplă și eficientă care îmbunătățește performanța bateriilor și aduce un plus semnificativ sustenabilității în domeniul energetic.”
Provocările bateriilor litiu-sulf
În ciuda avantajelor clare, bateriile litiu-sulf sunt în continuare predispuse la formarea dendritelor – structuri pe bază de litiu care pot străpunge separatorul și genera scurtcircuite periculoase. Soluția propusă de cercetători – utilizarea proteinei din porumb ca strat protector pentru separator – atenuează și această problemă, contribuind la prelungirea duratei de viață a bateriei și la sporirea siguranței utilizării sale.
Pentru a maximiza eficiența proteinei, cercetătorii au integrat un material plastic flexibil care desfășoară structura proteică, expunând grupările active ale aminoacizilor. Acest pas sporește semnificativ interacțiunea dintre membrană și compușii electrochimici.
„Primul pas este să desfășurăm structura proteinei, pentru a facilita interacțiunea cu ionii de litiu și a diminua efectele secundare negative,” explică Jin Liu, coautor al studiului.
Teste și perspective de viitor
Echipa a realizat atât simulări pe calculator, cât și experimente fizice pentru a valida eficiența acestor noi baterii. Viitoarele cercetări se vor axa pe identificarea aminoacizilor cei mai eficienți în combaterea migrației de sulf și a dendritelor. Următorul
