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研究人员利用蛋白质研发有机电池 或取代锂离子电池

据外媒报道,蛋白质有利于肌肉生长,却也可以帮助构建可持续的有机电池,有朝一日,此种电池可能会成为传统锂离子电池的替代品,而且不会带来安全性和环境问题。如今,研究人员通过利用合成的多肽(构成蛋白质的物质)和其他聚合物,迈出了为此类电池构建电极的第一步。

(图片来源:phys.org)

参与该项目的博士生Tan Nguyen表示:“目前,电池领域的趋势是研究电子如何在聚合物网络中传输,而多肽的美妙之处在于,我们可以在不改变主链几何状态或者结构主要部分的情况下,以3D方式控制侧链上的化学成分,然后可以系统研究,改变侧链不同方面会带来什么影响。”

目前的锂离子电池会对环境造成危害,而由于回收的成本高于生产的成本,往往废弃的锂离子电池都堆积在垃圾填埋场。目前,仍然没有安全的方法可以处理此类电池,但是如果研发出以蛋白质为基础的有机电池就可以改变此种情况。

领导该研究小组的德克萨斯州农工大学(Texas A&M University)Karen Wooley博士表示:“肽链上的酰胺键非常稳定,因而也非常耐用,可以在分解回收时被触发。”因而认为多肽最终可用于存储电能的流动电池等领域。此外,采用此种类似蛋白质的结构,能够构建自然界中已经存在的、能够有效传输电子的蛋白质的架构,从而优化该特性以控制电池性能。

研究人员采用炭黑复合材料制成的电极构建了该系统,构建了含有苄基紫精或四甲基哌啶氧化物(TEMPO)的多肽。他们将苄基紫精连接至阳极(负极)的基质上,使用含有TEMPO的多肽作为阴极(正极)。制成的电池适用于低能耗应用,如生物传感器等。

目前,Nguyen已经合成了几种不同构造的聚合物,用于研究它们的电化学特性,以便用于有机电池。如果找到合适的聚合物,有望提升电池的容量,或可用于电动汽车。虽然有机电池在实现商业化之前,还需要进行很长时间的研究,但是蛋白质能够提供灵活且多样的结构,有望为更安全的环境、可持续的能源存储提供广阔的潜力。

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